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第三届《中国科学》控制科学热点问题研讨会成功召开: sciencepress 2017-10-9 16:59; 10月7日-8日由《中国科学：信息科学》(下文简称：SCIS) 编辑部和中国自动化学会控制理论专业委员会联合发起，西北工业大学、信息融合技术教育部重点实验室、陕西省交通安全监控网络工程实验室承办的第三届《中国科学》控制热点问题研讨会胜利召开。　　虽然是国庆假期，研讨会仍然得到了国内控制领域的众多专家学者的大力支持。会议由西北工业大学许斌教授主持，西北工业大学校长助理张艳宁教授致欢迎辞，SCIS副主编张纪峰研究员致开幕辞。　　马远良院士、徐宗本院士、西北工业大学自动化学院潘泉院长，以及一大批控制领域的优秀学者参加了会议。张老师介绍了举办此次研讨会的目的：希望大家借助于这个平台，在推动我国控制科学的发展同时，为加强欣赏国内成果的思想意识、创造欣赏国内成果的学术环境做出自己的贡献，为办好《中国科学：信息科学》献计献策。　　会议共设31个报告，大家畅所欲言，展示最新理论与技术成果，引起了与会专家的极大兴趣。通过热烈的交流和讨论，该次会议为控制科学与工程及其交叉学科的国内外学者提供了一个高端的学术交流平台，加强了SCIS与同行学者们的交流互动。　　最后，张老师向大家表示，《中国科学》控制热点问题研讨会已成为控制界的一个高端系列学术会议，吸引了一大批控制界的精英翘楚和青年才俊积极参与。SCIS将坚持这种形式的高端学术讨论会，希望大家同心协力办好我们自己的期刊，负起中国科学家的责任来，使得我国科技期刊实力能够尽快与我国科技发展实力齐头并进。点击看张纪峰副主编致辞; 个人分类: 《中国科学》杂志社|4505 次阅读|0 个评论

机器人先进控制技术的发展趋势与重点方向: sciencepress 2015-9-8 08:55; 机器人技术是机械、电子、控制、计算机、人工智能等多学科交叉的领域，一直以来都是众多学者和企业关注的焦点。进入21世纪以来，许多国家对机器人技术的发展更加重视，并将其作为未来新兴产业寄予厚望,是未来高技术、新兴产业竞争的制高点，对于国民经济发展和国防建设具有重要意义。本文分析国内外机器人技术的发展趋势，探讨机器人发展方向和研究重点。机器人先进控制技术的发展趋势与关键科学问题 ∨ 自第一台工业机器人诞生以来，机器人技术就得到众多研究机构、企业的极大关注。在计算机技术、网络技术、微机电系统技术等新技术发展的推动下，机器人技术也在不断地创新发展，并从传统的工业制造领域逐步向其他行业领域扩展（Stephan et al.，2012），如搜索救援、家庭服务、医疗服务、康复训练、教育娱乐、水下勘测、外空间作业、行星探索、纳米操作等。在工业领域，工业机器人的应用已不再仅限于简单的动作重复。对于复杂作业需求，工业机器人的智能化、群体协调作业成为解决问题的关键；对于高速、高精度、重载荷的作业，工业机器人的动力学、运动学标定、力控制还有待深入研究；而机器人和操作员在重叠的工作空间安全合作问题，则对机器人的结构设计、感知、控制、安全等都提出了新的要求。在工业领域以外，机器人在家庭服务、医疗服务、深空深海探测、野外勘测、智能交通等领域都有广泛的应用前景。在这些领域，机器人需要在动态、未知、非结构化的复杂环境完成不同类型的作业任务，这就对机器人的环境适应性、环境感知、自主控制、人机交互提出了更高的要求。 1. 环境适应性。机器人的工作环境可以是室内、室外、火山、深海、太空，乃至地外星球，其复杂的地面或地形、不同的气压变化、巨大的温度变化、不同的辐照、不同的重力条件，导致机器人的机构设计和控制方法必须进行针对性、适应性的设计。通过仿生手段设计具有飞行、奔跑、跳跃、爬行、游动等不同运动能力的、适应不同环境条件的机器人机构和控制系统，对于提高机器人的环境适应性具有重要的研究价值。 2. 环境感知。面对动态变化、未知、复杂的外部环境，机器人对环境的准确感知是进行决策和控制的基础。感知信息的融合、环境建模、环境理解、学习机制是环境感知研究的重要内容。 3. 自主控制。面对动态变化的外部环境，机器人必须依据既定作业任务和环境感知结果利用内建算法进行规划、决策和控制，以实现最终目标。在无人干预或大延时无法人为干预的情况下，机器人能够规避环境风险、完成既定任务。 4. 人机交互。人机交互对于提升机器人作业能力、满足复杂的作业任务需求具有重要作用。实时作业环境的三维建模，声觉、视觉、力觉、触觉等多种人机交互的实现方式、人机交互中的安全控制等都是人机交互中的重要研究内容。机器人技术与仿生学、神经科学、脑科学及互联网技术的结合也为机器人技术的研究带来了很多新的课题。机器人学与仿生学的结合，不仅形成了丰富多彩的仿生机器人系统，对于机器人的感知、控制与决策的基础研究也提供了有力的支持。机器人学与神经科学、脑科学的结合，将使得人-机器人间的应用接口更加方便，通过神经信号控制智能假肢、外骨骼机器人或远程遥操控机器人系统，利用生物细胞来提升机器人的智能，为机器人技术赋予了新的内涵、提出了新的挑战。机器人学与互联网技术的结合，使机器人可以通过互联网获取海量的知识，将云计算、智能空间等技术应用于机器人的感知和决策，为机器人研究提出了很多新的课题。机器人先进控制发展的优先领域和重点方向 ∨ 随着我国经济结构调整、产业升级，对于高性能、高精度的工业机器人的需求越来越旺盛。同时由于劳动力成本的提高，企业界应用工业机器人技术的需求越来越迫切。智能型工业机器人及其应用系统的研究将极大促进产业升级、产业发展。智能型军事机器人系统不仅对国防安全具有重要意义，而且也会推动机器人前沿新技术的深入研究，并最终通过技术转化在民用领域广泛应用。无人车、无人机、无人舰船等智能机器人系统的研究和研制将为突破新型机构设计、环境感知、自主控制、人机交互等关键技术提供重要支撑。陪伴机器人、家政机器人、保安机器人、智能玩具、助老助残机器人、仿人形机器人对于提高生活质量、促进社会和谐具有重要作用，而且服务机器人作为未来重要的新兴机器人产业对于国民经济发展同样具有重要作用。适合于野外、极端环境下作业的特种机器人系统能够代替人类在海洋、太空、地下、野外等复杂危险环境下开展各种作业，辅助操作员完成高精度、高稳定性、高安全性的复杂作业任务，其系统的研究开发具有极其重要的社会效益，体现国家的综合科技实力。脑科学、神经科学与机器人技术相结合的研究，是一个非常前沿的领域，对于人-机器人接口技术、控制技术、人工智能的发展都具有重要意义，脑科学、神经科学上的突破将极大促进这一研究的快速发展。本文由刘四旦摘编自中国科学院著《中国学科发展战略·控制科学》一书。 “中国学科发展战略”丛书是中国科学院组织数百位院士专家联合研究的系列成果，涉及自然科学各学科领域，是目前规模最大的学科发展战略研究项目。《中国学科发展战略·控制科学》包含控制科学发展战略总体报告、控制理论、航空航天与运动体控制、过程控制、网络控制、交叉学科及其他六个部分，对控制科学发展现状、特点和趋势进行了阐述，对控制科学发展趋势与需求进行了具体分析并提出发展建议。《中国学科发展战略·控制科学》适合高层次的战略和管理专家、相关领域的高等院校师生、研究机构的研究人员阅读，是科技工作者洞悉学科发展规律，把握前沿领域和重点方向的重要指南，也是科技管理部门重要的决策参考，同时也是社会公众了解控制科学学科发展现状及趋势的权威读本。用您的手指点亮科学! 欢迎转发分享朋友圈，您的鼓励是我们前进的动力！; 个人分类: 科学书摘|6911 次阅读|0 个评论

控制科学在中国: 热度 3 sciencepress 2015-8-19 08:35; 控制科学传播到中国可以追溯到20世纪40年代，真正有规模地进入中国的高等院校和研究所是50年代中叶，这得益于两个方面：一方面，国内高校、研究所纷纷设置了与自动化学科相关的一批系与专业并引进和翻译了一些苏联的控制科学教材；另一方面，钱学森先生回国，1956年在中国科学院力学研究所讲授其著作《工程控制论》，同时又有一批留学生从欧美回国了，其中一些是从事和了解控制的。清华大学于20世纪50年代在电机系设置了工业企业电气化与自动化、自动化与运动学等专业，后来在1970年成立了自动化系，是国内最早的自动化系之一。中国科学院自动化研究所筹委会成立于1956年10月，是我国最早成立的国有自动化研究机构。1958年3月，在瑞士苏黎世高等工业学校召开了国际自动控制联合会（IFAC）执委会会议，中国是发起国之一。此后，许多高校成立了自动化系（专业）。1961年，由中国科学院自动化研究所组织召开中国自动化学会第一次代表大会，正式成立学会并同时举行学术交流活动，会后成立了首届控制理论专业委员会。1962年关肇直在钱学森的鼓励和支持下，在数学所成立了控制理论研究室。这些都为后续的发展奠定了基础。 “工程控制论”创始人钱学森先生及其著作《工程控制论》自动化学会成立后，我国在控制理论的研究上曾出现了几年的活跃期，这期间代表性的工作有宋健与韩京清关于线性系统的最速控制；黄琳、郑应平和张迪的关于线性二次最优控制的存在唯一性，线性控制律、求解的迭代法和独立证明的单输入系统极点配置定理；李训经的关于时滞系统绝对稳定性的频域判据；张嗣瀛的关于末端受约束的最优控制；毕大川与王康宁的关于分布参数系统；范祟惠的关于脉冲系统的研究等。这些研究涉及当时刚刚兴起的现代控制理论的主要方面，其中不乏国际领先的重要成果。 “文化大革命”对中国的科技事业产生了破坏性的影响，高等学校首当其冲：正常的教学与科研工作被禁止，队伍流失，学校搬迁，而这一切刚好发生在国际上控制科学大发展的时期。中国刚刚起步并已取得进展的控制科学研究被迫中断。“文化大革命”后期，一些工业部门和中国科学院先行恢复了一些研究工作，高等学校的恢复相对较晚。“文化大革命”对中国控制科学的破坏使我们相对国际水平落后了至少十年。 1978年，中国自动化学会在太原召开，这标志着控制科学在中国开始了复兴之路。在随后的30多年里，中国的控制科学取得了十分重要的进展，主要包括如下几个方面。（1）以航天工程为代表的国防工业取得了巨大的进展。①继稳定发射各类卫星之后，返回式飞船、空间站、分三期的探月工程等相继展开并取得重要进展；②四代与五代战机、预警机与大飞机相继研发；③“辽宁号”航空母舰列装和蛟龙号海试成功。这一系列成就既推动了控制在国防上的应用也对控制提出了新的挑战。（2）随着工业生产的巨大进展，从事控制器和控制系统生产的自动化技术公司数以百计。其中与中国科学院的院所或高等院校结盟而具有先进技术优势的企业，与控制有关的国家工程中心，国家和各部委的重点实验室为控制科学的发展提供了相对好的条件、机遇和动力。（3）随着很多大学成立了自动化学院或系，国内形成了一支庞大的自动化与控制科学的研究与教学队伍。与此同时，在一些科研院所和高等院校中形成了一些具有国际影响力的研究群体，他们在非线性系统、随机系统、分布参数系统、鲁棒控制、网络与多智能体系统、运动体控制、过程控制等方面的研究做出了重要贡献。（4）1986年由王大珩、王淦昌、陈芳允和杨嘉墀建议而实施的国家高技术研究发展计划（“863”计划）从一开始就设立了自动化方向，20多年来持续对与控制相关的领域进行了资助，随后科技部在国家重点基础研究发展计划（“973”计划）等有关项目上也设立了与控制相关的课题。国家自然科学基金从其前身科学院自然科学基金开始就一直持续资助控制学科的研究。国防部门、各部委乃至地方政府对包括控制在内的技术科学研究在近十年来的资助达到了相当高的水平。（5）反映控制科学学术活动的全国性学术会议已经有好几个系列，如中国控制会议已经连续举办32届，中国控制与决策会议和过程控制会议均已举办24届。2009年国际电气和电子工程师协会（IEEE）控制与决策会议与中国控制会议在上海联合举办，近年来在国内会议上已有相当多的国际学者参加，做报告与学术交流，已呈现出逐步国际化的态势。以行业特点为主的一些学会，如航空、航天、机械等，一些省、市或地区，如华东、中南等地也举行各种与控制科学有关的论坛、研讨会及学术会议，呈现出控制科学的学术繁荣局面。以华人为主的国际会议World Congress on Intelligent Control and Automation （WCICA）也已举办9届，特别是1999年，IFAC在中国举办了世界大会取得了很大成功。自改革开放以来，无论是中国自动化学会还是其下属的专业委员会，如控制理论专业委员会、过程控制专业委员会、空间及运动体控制专业委员会等，以及其他学会，如中国航空学会、中国宇航学会等与控制相关的专业委员会均成为在相关领域有效组织、领导与举办学术活动的群众性学术组织，都为中国控制科学的发展做出了长期坚持不懈的努力和重要贡献，这些也表明了控制科学的繁荣发展。现今从较广的意义上讲，华人已是国际控制杂志作者群的主力，但真正在理论上深刻或便于应用的原创性成果仍然较少，基于控制的具有完全自主知识产权的重大成果也不多见。我国的工业与科技以前均相对落后，近年来取得了重大发展，但一些高级精密的装备仍依赖进口，尤其包括建模在内的控制技术不能自主研发而成为发展的瓶颈。这与处于世界第二大经济体的地位和用先进科技支撑的科技强国的目标是不匹配的。当前我国正面临工业生产转型，控制科学理应也可能为新的高水平的生产创造条件。我国的空间探测事业还刚刚起步，距离能制造出类似哈勃望远镜实现观测宇宙，从控制的水平考虑差距还相当大。我国已经将乌克兰瓦良格舰成功地改造成一艘可供教学、训练和试验的航母，但距离具有以航母战斗群为主的综合海上作战平台仅从控制的角度考虑差距也很大。目前我国控制理论已有不少研究成果处于国际前沿，但中国控制科学若能从大国实现到强国的转变，还必须从战略层面上进行思考。本文由刘四旦摘编自中国科学院《中国学科发展战略 · 控制科学》一书。 “中国学科发展战略”丛书是中国科学院组织数百位院士专家联合研究的系列成果，涉及自然科学各学科领域，是目前规模最大的学科发展战略研究项目。《中国学科发展战略·控制科学》包含控制科学发展战略总体报告、控制理论、航空航天与运动体控制、过程控制、网络控制、交叉学科及其他六个部分，对控制科学发展现状、特点和趋势进行了阐述，对控制科学发展趋势与需求进行了具体分析并提出发展建议。用您的手指点亮科学! 欢迎分享、评论，您的鼓励是我们前进的动力！; 个人分类: 科学书摘|6065 次阅读|5 个评论

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