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錢學森和工程控制論:對我國航天事業(yè)發(fā)展做出了重大貢獻
在我國航天事業(yè)發(fā)展的過程中,戰(zhàn)略科學家錢學森所做出的貢獻也不可磨滅。20世紀50年代初,錢學森將控制論發(fā)展成為一門新的技術(shù)科學——工程控制論,為導彈與航天器的制導理論奠定了基礎,對中國的火箭導彈和航天事業(yè)的迅速發(fā)展做出了重大貢獻。
培養(yǎng)了新中國第一代自動控制理論人才
1956年,錢學森在中國科學院力學研究所舉辦工程控制論培訓班,向?qū)W生傳授他在美國的最新研究成果。培訓班的教材就是他的名著《工程控制論》,每周集中講課一次,整整堅持了一年全部講完。
綠色為《工程控制論》影印本,藍色為英文《工程控制論》首版
自動控制理論是自動化科學技術(shù)的分支學科,自動化技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生產(chǎn)和社會生活的各個領域,自動化程度已經(jīng)成為衡量一個國家科學技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。
自動化技術(shù)早在上世紀40年代就被引入我國,但一直到50年代中期才真正開始走上發(fā)展之路。
當時,由錢學森等一批海外歸來的專家?guī)Щ亓讼冗M的理論和技術(shù),其中最著名的就是錢學森的《工程控制論》一書,它不僅是工程控制理論的重要奠基石,也為自動化科學技術(shù)的發(fā)展指明方向。
《工程控制論》中文版
在錢學森等科學家的推動下,1956年制定的《十二年科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》,將自動化列為重點新興學科,并在此基礎上建立了一批研究機構(gòu),培養(yǎng)了新一代的研究人才。
當時,一方面積極開展元件、儀表、遠動技術(shù)、計算機等基礎技術(shù)研制,同時也不失時機地組織新理論和新技術(shù)的跟蹤,并作出了許多重要貢獻。
錢學森的工程控制論首先解決了一批工程實際中的控制論問題,并在不斷探索各種復雜性層次系統(tǒng)運動規(guī)律的基礎上,結(jié)合我國國防和國民經(jīng)濟建設的需要,提出和解決了大系統(tǒng)、復雜系統(tǒng)和復雜巨系統(tǒng)的組織管理和控制中的大量理論和實踐問題。
錢學森的《工程控制論》一書1954年在美國出版,1958年出了中文版。這本書為中國培養(yǎng)了一代自動控制理論的人才。
1956年9月,科學普及出版社出版了錢學森編著《從飛機導彈說到生產(chǎn)過程自動化》小冊子,向人民群眾廣泛普及自動化知識。
《從飛機導彈說到生產(chǎn)過程自動化》首版
創(chuàng)建了中國特色的系統(tǒng)與控制學科體系
1957年5月,錢學森和沈尚賢、鐘士模、陸元九、郎世俊等科學家發(fā)起成立中國自動化學會。1957年,錢學森在籌備成立中國自動化學會的同時就創(chuàng)辦了會刊《自動化》雜志,國內(nèi)外公開發(fā)行,1961年改刊名為《自動化學報》。半個世紀以來,《自動化學報》為普及自動化知識和促進自動化科學技術(shù)領域的學術(shù)交流作出了重要的貢獻。
1963年,國際控制聯(lián)合會(IFAC)第二屆世界代表大會舉行,錢學森推薦年輕學者宋健和韓京青撰寫論文參加國際學術(shù)交流。我國是IFAC的第一批成員國和發(fā)起者之一。錢學森當選IFAC第一屆理事會理事。
上世紀80年由宋健主持修訂錢學森《工程控制論》
上世紀50年代后期到60年代前期,在絕大多數(shù)經(jīng)典控制專家們還未意識到現(xiàn)代控制理論已在悄然發(fā)展的時候,錢學森看到了現(xiàn)代控制理論正在形成的發(fā)展趨勢,看到了它的發(fā)展對制導和導航的重要作用,并且認識到這個新的發(fā)展方向是自動控制與數(shù)學的交叉。
他提出要有一支中國自己的控制論與工程結(jié)合的隊伍,必須建立一個研究室,發(fā)展控制理論。
1961年錢學森提出由國防部五院與中國科學院共建一個控制理論研究室,設在中科院數(shù)學研究所??刂评碚撗芯渴页闪⒉痪?,在錢學森的建議下,由關(guān)肇直、宋健共同發(fā)起,于1962年11月27日至12月3日在天津召開了全國第一次現(xiàn)代控制理論學術(shù)研討班。
錢學森出席了會議并發(fā)表講話。他提醒大家,密切注意國際上控制理論發(fā)展的同時,要研究我們導彈研制中提出的控制理論問題,強調(diào)研究理論者要了解實際問題,并形象地指出“只站在水邊不夠,要敢于‘下水’,善于‘下水’”。
隨后,還召開了自動控制理論專業(yè)、模擬技術(shù)及遠動技術(shù)等學術(shù)會議。
錢學森部分系統(tǒng)與控制學科著作
大系統(tǒng)理論是系統(tǒng)工程學發(fā)展的一個新階段。1985年,錢學森在《大系統(tǒng)理論要創(chuàng)新》的講話中指出,大系統(tǒng)理論屬于技術(shù)科學,要注意利用知識和經(jīng)驗,并接受基礎層次的系統(tǒng)學的指導。此外,還建議結(jié)合國家宏觀社會經(jīng)濟問題組織交叉學科合作研究。
半個多世紀以來,錢學森組織指導我國新一代工程控制論研究人員,在工程控制系統(tǒng)設計方面,發(fā)展了多變量控制理論、最佳控制理論、自適應控制理論、研究了自學習、自組織系統(tǒng)。
在工程控制技術(shù)方面,促進了電子計算機在國防和國民經(jīng)濟部門的廣泛采用,促使生產(chǎn)過程自動化向多機、機組自動化以及綜合自動化發(fā)展。
當時很少有人知曉的現(xiàn)代控制理論,在錢學森的推動下,在國內(nèi)已成為生機勃勃、并向多學科滲透的主導學科。
而由錢學森建議和推動下創(chuàng)建的控制理論研究室,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為中國科學院系統(tǒng)控制重點實驗室,屬于數(shù)學與系統(tǒng)科學研究的系統(tǒng)科學研究所。