一场丰盛的关于系统控制理论的数学大餐

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  • 创建于 2006-06-15
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【新闻网讯 杨文国】6月14日下午2:00至3:30,由研究生院数学系组织的院士系列讲座在中关村园区教学楼S204举行了第二讲报告—《系统控制理论的发展》。此讲请到的报告人是著名的数学家、中国科学院院士、第三世界科学院院士陈翰馥研究员。陈院士的研究领域包括随机系统的辨识、适应控制、参数及状态估计、随机逼近和优化,以及这些理论在系统控制、信号处理等领域的应用。 此次讲座主要包括:系统控制理论的特点、经典控制、数学家的奠基性工作、数字时代的控制、一些广为应用的结果、未来的挑战和结束语共7个部分的内容。在介绍系统控制理论的特点时,陈翰馥院士指出控制不是数学,系统控制理论的一大特点是研究的问题有实际背景,涉及航天航空、钢铁、化工、电力、生物、生态和社会经济等领域,另一特点是以数学为工具来解决问题。谈到经典控制时,陈院士从我国东汉张衡的地动仪讲起,到Watt蒸汽机中的反馈阀门,再到上世纪四五十年代美国的伺服机械系统和苏联的自动调节原则,在介绍了钱学森院士的重要贡献之后,给出了经典控制系统用常系数线性微分方程的描述形式。在数学家的奠基性工作部分,他分别介绍了Wiener、R.Bellman和Pontryagin等人在系统控制理论所作的奠基性工作,并概述了Wiener滤波原理、Bellman最优化原理和Pontryagin极大值原理,最后总结了这些奠基性工作的共性,那就是“所有工作都有实际背景,但决定性成果都依赖于良好的数学素养”。介绍数字时代的控制时,陈院士主要介绍了R.E.Kalman对现代控制理论所作的奠基性贡献,指出了控制理论中能控性和能观性两个重要的概念,对于定常系统给出了完全能控性和完全能观性的等价条件;在这部分中,他还特别指出,计算机的发展提供了实时控制的可能,Kalman理论、R.Bellman和Pontryagin等人的工作引起了控制理论的巨大发展,同时也表现出了控制问题与数学结合的巨大威力。在一些广为应用的结果部分,陈院士主要介绍了稳态滤波和数字滤波器、二次性能指标控制、非线性滤波、系统辨识、自校正调节器等应用的基本原理和扩展截尾算法等随机逼近算法。谈到未来的挑战,他既指出了系统控制理论法发展过程中留下的一些难题,包括寻找更精确、快捷的控制器,系统建模和系统辨识,针对线性系统的Kalman理论如何应用到实际中的非线性系统,弹性振动、热传导等无穷维分布参数控制系统,未知因素引起的鲁棒控制、适应控制的研究等等,又指出了刚起步的一些控制问题,包括网络系统控制,单个复杂系统(航天飞机),多复杂个体系统(多机器人系统、队列控制),微观和宏观控制(纳米机器人、量子控制,经济和社会调控)等,这些问题和实际密切相关,同时用到数学知识的方方面面。最后陈院士引用2005年Kalman在第16届国际自动控制联合会(IFCA)世界大会报告中的第一句话“Get the physics right, after that it is all mathematics”结束了他精彩的报告。 报告结束后掌声四起,数学系主任郭田德教授用“当今被称颂的高技术,说到底是数学技术”对陈翰馥院士的报告进行了很好地总结。随后,部分同学与陈院士进行了交流。在回答同学的提问“在实际应用中为什么新的理论不能用好?”时,陈院士语重心长地说:这里面的原因很多,一是有些单位不放心,怕有损失;二是有些单位不会用,需要培训;但成功应用新的控制理论的例子也很多。研究生院软件学院的学员张永革问道:如何培养自身的数学修养?陈先生的回答:“要踏踏实实;要做题;此外没有捷径”反映了院士严谨的工作作风。研究生院本部的童维同学和北京科技大学的潘永泉老师纷纷表示陈院士的报告深入浅出,很开阔思路,无论对于掌握系统控制理论的发展,还是对于今后从事科研工作,都很受启发。此次报告为听取报告的近百名学员提供了一场丰盛的关于系统控制理论的数学大餐!
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