方崇智笔下的人物生活
我从小就在研究诗书,记忆力超人。15岁考入江苏省扬州中学,毕业后考入交大、中央大学机械系。由于当年抗日战争爆发,一年后我历尽艰辛,来到重庆中央大学学习机械工程。本人1942毕业,工学学士。毕业后在昆明中央机械厂做了三年技术员,为终身工作打下了良好的基础,牢固树立了理论联系实际的作风。1945,考入英国公费留学。他先在英国著名的机床制造公司NewallEngg.Co .和曼彻斯特大学学习。次年,他转到伦敦大学玛丽女王学院攻读博士学位。他在传热学方面取得了杰出的研究成果,并得到了DSIR研究基金的资助。
在英国留学的四年,是方崇智提升知识的重要时期。面对一流的科学技术和丰富的图书资料,他如饥似渴地涉猎了大量书籍。他经常利用假期在许多英国公司考察和实习。凭借赴英前在昆明中央机械厂的工作经验,自己动手制作实验设备,顺利完成了《dropwiescontitation的机理》博士论文,获得1949哲学博士学位。
在英国期间,受英国学者的影响,我形成了严谨的科学作风、踏实的工作精神和潜心育人的师德。回国后,我总是用这些精神对待工作,教育学生。
他成功的时候,正是新中国成立前夕。在人生的十字路口,他得到了当时伦敦中国进步青年组织的帮助,先去了香港,转了天津,1949年9月来到北京。他之所以要在这个时候回到祖国,是因为他从小在旧社会饱受连年战乱之苦,现在终于要解放了。国家急需,他可以利用西方国家的先进科学技术发展民族经济,壮大自己的祖国。他深感国民文化水平不高,国家难以强盛,民族难以兴盛,于是决定投身于教育和科学。在认识了中央大学的老师李油山教授后,方崇智被邀请到北京大学机械工程系担任副教授。
1952,中国调入清华大学动力机械系任副教授。从65438到0956,他开始努力培养研究生。1962晋升教授。1981中国恢复学术职称制度后,他被评为第一任博士生导师,成为清华大学自动控制理论与应用科学家的学术带头人。历任清华大学汽轮机及自动化教研室主任;热工测量与自动控制教研室主任;工业仪表及自动化教研室主任;清华大学自动控制学会理事长,名誉主席;中国机械工程学会理事;《自动化学报》编辑委员会和顾问;高等工业学校热工仪表及自动化专业教材编审组副组长,高等工业学校仪表专业教材编审委员会副主任。它为中国科学教育的发展做出了积极的贡献。
职业
“过程控制”学科的创始人
几十年来,方崇智努力建立过程控制学科,做了大量工作。在20世纪50年代,在中国的大学里,过程控制仍然是缺乏的。从65438年到0955年,在苏联专家的建议下,清华大学建立了火电厂自动化专业。当时,方崇智教授在汽轮机的教学和科研实践中,发现自动控制是推动电力工业发展的重要因素,于是坚决服从工作需要,成立了教研室,承担电厂自动化专业的教学任务。这是1960在清华建立的热工测量与自动控制专业的前身,实际上是我国过程控制专业的第一个雏形。
他主持制定了专业教学计划和课程建设计划,明确了学科方向,描绘了学科体系的基本轮廓。1957年2月,在兄弟院校老师和设计院技术人员的陪同下,给“自动化”专业的学生讲授“自动调节系统与计算”。1958期间,为全国首届自动化进修班讲授了《电厂锅炉设备自动调节》,还讲授了《自动调节原理》、《热工过程自动控制系统》等多门课程,为国内多所高校培养了一批从事过程控制研究和教学的骨干。这些学术骨干回到中国各地后,与建国后陆续回国的有关专家一起,相继建立了各种过程控制专业,逐渐形成了中国的过程控制学科。
在形成国内过程控制学科的过程中。方崇智起到了积极的带头作用。20世纪50年代,党号召向苏联学习,吸收苏联高等教育的经验,改革旧的教育制度。他毫不犹豫地响应号召,积极学习俄语,以便更好地借鉴苏联的经验。但基于方崇智早年接触英国的事实,他认为在学习苏联的同时,不应该完全放弃学习西方国家的可能性。因此,在20世纪50年代末,他开始有意识地关注西方国家的技术发展趋势,并开始分析和研究西方有关过程控制的书籍和资料。他很快发现,苏联的仪表工业比较落后,工业生产设备和技术落后,以至于各个工业部门的仪表自动化设备和技术水平明显落后于西方先进工业国家。同时,我深感苏联高等教育的专业设置过于专业和狭窄。不符合中国经济建设的需要,他认为许多工业部门对仪表自动化专业人才有同样的需求。拓宽专业范围是完全必要和可能的。1960年,基于上述指导思想,他开设了热工测量与自动控制专业,并开始采用西方国家有关过程控制的教材。这些都深刻影响了国内许多高校过程控制专业的形成和发展。在随后的几十年里,他坚持在过程控制研究和教学的第一线,以发展中国的过程控制为己任。当然,过程控制学科的形成和发展有赖于所有人的努力,但方崇智作为这一学科的主要领导者,无论是在清华还是在中国都发挥了非常重要的作用。这也是他受到国内众多过程控制学者尊敬和喜爱的原因之一。
为了发展我国的过程控制学科,方崇智进行了不懈的探索,提出了许多新的思想和观点,扩大了过程控制学科的外延,丰富了其内涵。作者撰写了基于经典控制理论的过程控制学科的论文和教材。到20世纪70年代末,方崇智及时将基于状态空间描述的现代控制理论移植到过程控制中,并为教师开设了“现代控制理论”课程以提高水平。他积极开展系统结构、建模方法、多变量系统设计、过程计算机控制等方面的科学研究,倡导研究非线性控制、鲁棒控制、自适应控制、预测控制、容错控制、模糊控制、基于专家系统的控制和基于计算机的控制。到80年代,以现代控制理论为基础的先进过程控制学科逐渐形成。在1987中,方崇智参考国外,将CIMS(计算机化制造系统)的概念移植到过程控制学科的发展中,提出我国也要开展连续生产过程的计算机集成制造系统的研究,将工厂生产活动所需的全部信息与各种分散的自动化系统有机整合,形成高质量、高效率、高柔性的智能生产系统,能够适应生产环境的不确定性和市场需求的多变性。这一思想将过程控制推向了综合自动化的高度,将对国民经济产生深远的影响。
在过程控制学科的建立和发展过程中,方崇智始终认为科学研究是学科发展的生命线。自20世纪50年代以来,他亲自领导和主持了多项科研工作,如直流锅炉动态特性研究、电厂自动化系统、化肥生产过程优化控制、煤气四遥系统、建模理论与方法、快速辨识算法、加热炉自动控制系统、故障诊断理论与方法、芳烃联合装置计算机监控系统、精馏塔优化控制、长输管道堵漏检漏、预测控制等。其中芳烃联合装置计算机监控系统获石化公司科技进步二等奖。在国外杂志和会议上发表了许多高质量的论文,受到国内外专家的好评和重视。加热炉的建模与优化、预测推理控制、双线性系统的辨识与自适应控制等课题得到了教委博士点基金的资助。
方崇智认为,过程控制学科的发展,除了大力开展科学研究,教材和实验室建设也不可忽视。早在1962,他就亲自编写了《自动调节原理》、《热工过程自动化》等专业教材。20世纪80年代,先后组织编写了《过程控制》、《过程辨识》、《过程计算机控制》等优质教材,并将美国著名过程控制专家辛斯基的《过程控制系统》一书翻译成中文,推荐作为教学参考书。《过程控制系统》一书获得化学工业出版社优秀图书奖,受到国内同行好评。《过程识别》一书获得清华大学优秀教材奖,在国内影响较大。受到同行好评,被推荐参加中国优秀图书评选。台湾省的一家出版社也准备发行这本书。
方崇智非常重视实验室建设。早在20世纪60年代,他就明确提出了“没有实验室水平,就没有专业水平”的指导思想。在他的影响下,实验室成了教师活动的中心。在实验室建设中,他总是亲自设计、亲自动手,先后搭建了水力模拟控制系统、换热器模拟控制系统、长输管道模拟故障诊断装置等十几台实验设备。这些实验设备在教学和科研中发挥了巨大的作用。液压仿真控制系统历经三代改装,多次获得教学实验奖。他们推动了国内类似专业实验室的建设。
“自动控制理论与应用”学科带头人
随着科技的不断发展,方崇智的研究领域也在不断扩大。他没有局限于单一的过程控制学科,而是挑起了“自动控制理论与应用”学科学术带头人的重任。本学科涵盖以下五个专业方向:控制理论、控制工程、工业过程的计算机控制与管理、计算机集成制造系统、控制系统仿真。本学科有硕士生、博士点和博士后流动站。1988被评为中国高校重点学科。他对学科发展方向倾注了大量心血,制定发展规划,培养学术梯队,使学科学术水平始终处于国内领先地位,各项工作成绩显著。仅七五期间就获得国家级奖4项,部级奖12项,国际奖13项,年经济效益超百万元8项,专利4项,发表论文366篇。1991年1月他的一个博士生被授予中国“有突出贡献的中国博士获得者”荣誉称号。
多年来,方崇智从事的科学研究一直走在该学科的国际前沿,在故障诊断理论与方法、过程建模和最优控制等方面的研究取得了丰硕的成果。特别是为了保证生产过程的安全、可靠、高效运行,除了对生产进行良好的控制外,还要求对生产过程进行实时监控,以便在生产过程出现故障时,能够及时发现并处理。由此产生的故障诊断与预测的研究方向引起了方崇智的特别关注。80年代初,我们开始组织力量探索故障诊断的理论和方法,近年来陆续取得了许多重要的研究成果,在国内处于领先地位。在长输管道模拟实验装置中采用了相关分析法。利用模型残差分析法对长输管道的泄漏和堵塞进行研究,取得了与国际水平相当的成果,在工业管道上的初步试验结果证明了其具有良好的实际应用前景。在大型旋转机械故障诊断方面,提出了一种新的基于向量投影的故障诊断方法,通过观测故障信号向量在观测信号空间上的投影实现故障检测和分离。与传统的频谱分析法相比,它对故障检测的灵敏度更高,计算量更小,更重要的是可以实时检测。近年来,方崇智结合人工智能技术,提出了一种新的故障诊断模式,集成了基于数学模型的故障诊断方法、故障模式匹配、基于逻辑模型的故障诊断、时空分析、逻辑滤波器和状态观测器,在柔性黑板结构的支持下实现高性能的故障检测和诊断。
他还对故障诊断理论做出了重要贡献。首次推导了故障检测观测器的一般结构,摆脱了以往检测观测器的形式约束,为获得最大故障分离信息准备了必要条件。同时,提出了故障分离的鲁棒原理,进而研究了鲁棒观测器实现故障分离。在此基础上,一方面利用线性系统理论研究了检测观测器及其解的性质,另一方面利用逻辑代数和鲁棒性向量的概念研究了故障的可分性、故障分离和诊断的推理过程。在这两个方面的基础上,导出了提取最大故障分离信息的方法,构建了高度系统化的故障诊断系统设计方法。这一故障诊断理论已在国际上发表多篇论文,赢得了国际故障诊断专家的赞赏。