控制科学与工程系发展规划 学科现状分析 控制科学与工程系设有“控.docx

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控制科学与工程系发展规划

一、学科现状分析

控制科学与工程系设有“控制科学与工程，，一级学科，下设三个工学博士点：

控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、系统工程，一个理学博士点：

系统分析与集成，其中系统工程是国家重点学科。

经国务院学位委员会组织评审取得按一级学科授予博士学位的授予权。

本系设有控制科学与工程博士后流动站。

控制科学与工程是一个涵盖〃理、工、管〃多领域的综合性学科，学科专业具有〃控（制）管（理）结合、强（电）弱（电）并重、软（件）硬（件）兼施"等鲜明特点。

本学科在全国同行中有较大的影响。

1、优势

•控制系有一支团结实干、吃苦耐劳、赋有奉献精神的教师队伍，这是我们学科建设的根本。

•学科点建设己初具规模，“控制科学与工程”获得一级学科授予工学博士学位的授予权，其中系统工程是国家重点学科，且设有系统分析与集成理学博士点。

同时具有工学和理学博士点，这在全校乃至全国都是少有的。

•科研工作稳步发展、科研经费逐年增长，2002年科研经费突破1000万元。

•基础研究取得成效、学术水平有所提高，自然科学基金项目稳中有升，SCI收录文章和EI收录文章迅速上升，且有很好的势头o2002年自然科学基金面上项目批准数为8项，SCI收录文章10篇，EI收录文章13篇。

•本科教学和研究生教学规模发展迅速，生源充足，就业率高，在国内有很大的影响。

根据权威部门的评估，我系系统工程专业研究生教育排列全国第一，自动化专业本科教育排列全国第二。

•教学实验基地初步满足我系本学科教学需要，世行贷款项目“控制理论与系统中心”实验基地起点高、技术含量高，达到国内一流和世界先进水平，适合本科生创新实验。

与美国ROCKWELL公司合作组建了“华中科技大-ROCKWELL自动化实验室”。

•国际学术交流势头良好，通过引进长江学者特聘教授和其他留学人员，建立了稳定的国际交流渠道，且拓宽了我系学科方向。

2、不足之处

•教师队伍的年龄结构、学历层次不是十分合理。

教师博士率只有34%,这跟本学科在国内所处位置不符。

近儿年又将是老教师退休高峰期，教师青黄不接的问题还未根本解决。

教师队伍中在国内学术界有影响的著名学者、大师级人物较少。

•教师近亲繁殖现象比较严重，存在学科方向趋同问题，不少教师没有自己明确的学术方向。

•科研经费虽然已上一个新的台阶，但科研含金量不高，横向课题所占比例太大，

缺乏国家级、省部级重大科技攻关项目。

•学术氛围不够浓厚，基础理论研究与工程应用研究脱节严重，许多研究生参与的课题含金量不高，研究生学术水平有所滑坡。

•本学科是工科中带有基础性的学科，有广阔的应用领域，覆盖工业、农业、经济、生态环境、直至社会领域，这为我们学科发展创造了条件。

另一方面，由于没有相对集中的应用领域，使研究力量分散，影响了学科发展。

•学科基地建设投入严重不足，仅依靠教师科研经费的节余进行学科基地建设，大都是低水平的重复，这已严重影响学科发展。

二、目标

不但把控制科学与工程学科建设成国内一流的学科，而且在短期内在某些学科方向达到国际先进水平。

系统工程学科点在保持全国领先的基础上，且在国际学术界有重要影响；同时力争控制理论与控制工程学科点成为国家重点学科和省级重点学科。

具体目标的标志性成果表现为：

1）在百篇优秀博士论文上有所突破；

2）在国家重大科技攻关、“973”、“863”等重大科技项目有所突破；

3）在国家自然科学和科技进步奖方面有所突破；

4）控制学科与系统学科的融合取得实质性进展；

三、学科方向

经过多次全系学科建设研讨会的讨论，明确了我系学科发展战略思想，即加速控制学科与系统学科的融合，发展交又学科，为培育新的重点学科而努力。

也就是，用信息化、网络化发展控制科学与工程学科，把复杂系统检测、控制与决策的理论、方法与应用作为学科主攻方向。

控制学科是工科中带有基础性的学科，要生存必须要有自己的杀手铜，强调重视基础研究，立足于长远发展和可持续发展。

同时，控制学科也必须同相关领域相结合，这样才有生命力，才能为国民经济主战场服务。

控制系在有些学科（如智能控制与机器人、电力电子与运动控制、集散控制系统、动力系统稳定理论和决策分析与决策支持）在国内已有很大影响，某些学科方向在国际上也有一定影响。

我们的思路是巩固这些学科方向，并用信息化、网络化和系统化思想继续发展这些学科。

同时，以新的二级学科系统信息化技术学科建设为契机，加速控制学科与系统学科的融合，培育新的学科增长点，如拓宽学科增长的空间，为申请重大的攻关项R和横向协作项H创造条件。

1）智能控制与机器人

a）智能控制（神经元网络、模糊控制、专家系统、遗传算法）

b）智能机器人（机器人的智能体系结构、多传感器机器人系统、装配机器人、微操作机器人、基于网络的机器人遥操作系统、开放式机器人控制器）

C）机器人视觉（场景视觉、手眼视觉、显微视觉、小波变换理论及应用）

d）智能传感器（六维力/力矩传感器、接近觉与超声测距传感器、三维空间定位传感器）

e）多传感器集成与信息融合技术（多传感器智能系统的体系结构、数据融合算法、智能接口）

f）图象处理与模式识别技术及其应用（图象获取、图象处理算法、模式识别与分类方法及其在智能交通系统、钢材表面缺陷检测中的应用等）

2）电力电子与运动控制

我系的电力拖动及其自动化学科长期以来在国内处于领先地位，这是一个理论和实践紧密结合的学科方向，目前的工作主要围绕以下儿个研究方向：

a）依托国防预先研究项目，为国防现代化作贡献。

在国防“九五”“十五”预先研究项目的资助下，在交流异步电机伺服驱动海军舰炮火控系统及其功率变换器方面取得较大成绩。

b）依托国家攻关项目，在新型数字化驱动系统与控制技术方面为我国发展高性能数控机床解决技术难题。

c）依托市场需求，研究先进交流调速及伺服技术、节能调速技术、通用调速技术和UPS电源技术。

随着我国制造行业的重新崛起和对节能环保的重视，这方面市场需求较大，我们摸索出新型的“学研产”相结合方法，通过产业界很好地把我们的科研成果转化为生产力。

3）基于网络环境的集散控制系统

基于网络环境的集散控制系统是工业领域的重要方向，它符合控制系统向智能化、网络化、分散化发展的趋势，是信息化带动工业化中一个重要技术。

经过多年努力，我系在微机械手、纺织、轻工、水电等控制领域取得了初步进展。

主要的主攻方向为现场总线控制技术和网络互联系统的控制与通信集成。

网络互联系统的控制与通信集成主要研究通讯约束下的控制系统的理论与技术，它的应用非常广阔，如移动通信、市区的多种有人驾驶和无人驾驶的交通工具、空中交通管制、人造卫星和基于微型电机（MEMS）传感器序列等。

其主要研究目标是：

建立复杂的、不确定的、分布式的、动态的网络系统中的控制与集成的统一框架，提出动态、不确定及对抗环境中的协作控制理论与方法。

现场总线控制技术的主要内容如下:

开发支持基于多主结构的通用AD、DA、I/O现场智能节点，满足不同应用场合和不同层次的需要；开发现场总线网关，实现不同现场总线之间的协议转换；开发低成本的高可靠性的适宜于现场控制的一体化人机界面工作站;利用OPC技术开发各种智能单元的驱动程序；研究信息传输规划的理论和实现方法；现场总线控制系统的故障诊断和冗余控制、电磁兼容性研究；针对纺织行业和窑炉行业的

实际应用研究。

4）复杂混合动力系统理论

复杂混合动力系统的研究分析是一个横跨应用数学、系统科学、控制科学和计算机科学等学科的交又研究领域。

一个复杂混合系统中可同时包含若干种连续过程和若干种离散过程，这些不同性质的过程交替发生，相互作用。

对于复杂混合系统的理论研究，还处在起步阶段，稳定性、镇定性、可控性等理论还不完善。

完善混合动力系统相关基本理论，尤其是混沌系统和延迟切换系统的脉冲控制理论，以形成一整套相对完整的混合动力系统脉冲控制理论。

同时，开展混沌系统的相对稳定性理论的方法和随机人工神经网络的稳定性分析的研究。

5）决策分析与决策支持

本学科方向的宗旨是在人（群）-机系统中，以在决策全过程中向决策人提供所需要的理念、组织、方法、信息方面的技术支持为服务目标；以决策理论、系统分析、优化理论、组织理论和计算机技术为工具；以具有信息不完全、不确定的风险和具有不同的价值观的条件下的个体和群体决策为研究重点。

本学科方向已形成了从决策和决策支持理论一决策分析和决策建模支持方法一决策模型算法和决策支持技术一决策支持系统为特点的决策理论-方法-技术-工具系列的研究体系。

主要研究内容包括：

多目标决策、群决策、行为决策、组织决策、冲突分析、灰预测、灰规划、建模支持、多Agent理论、智能计算、协调理论等。

本学科方向的发展思路，在理论研究的基础上，进一步明确应用领域（大型工程与物流系统）为主攻方向，并同控制学科融合，扩大研究范围。

复杂工程系统监测、控制与决策是在复杂工业系统研究基础上的时间延伸与领域扩展，使得复杂工程系统的研究面向全过程、全方位的监测、控制与决策。

其基本特点是：

1）复杂工程系统的监测包括对全过程、全方位的监测，其中既有以物理硬件作为基础的工程对象监测技术，也包括以生物信息的获取和人作为感知器的软监测技术。

2）对复杂工程系统的控制，在其生命周期的各个阶段，存在着从宏观到微观，乂从微观（离散）到宏观（连续）不断切换控制目标的混杂控制的特征。

在全过程中的具体控制对象的界定，既存在局部独立性又存在整体一致性的关联，协调性控制成为控制策略设置的核心问题。

3）复杂工程系统的决策具备多层次、多月标、多准则的特征，并且基于全过程和全方位的信息来进行相应的决策。

物流系统的决策机制与集成技术方向设有敏捷后勤学科基地，有较好的研究基础。

其主要研究内容：

1）物资调运综合指挥系统；2）复杂供应链系统的决策与管理机制，包括供应链系统的动态决策和行为复杂性和基于合作协调机制的库存决策问题；3）供应链系统集成环境，以电子产品码为纽带，以Internet环境为基础，结合各种信息技术,把制造、运输、包装、仓储、销售等各环节的信息集成起来，实现产品的智能、随时跟踪、可视、控制和管理。

6）DNA分子计算与神经控制

通过引进美国亚里桑那大学何济平教授，依托我系原有的DNA计算的研究基础，以DNA分子计算、神经控制和脑机互联技术为主题，开拓DNA分子计算与神经控制这一新兴学科方向。

主要研究内容包括DNA分子计算，仿生与仿物智能算法或进化算法（如遗传算法与模拟退火算法等）；神经控制和脑机互联技术的实验方法，基础理论和控制算法研究，并开拓其在医学临床，神经科学中的应用研究。

四、保障措施

1、完善民主决策机制，实行规范管理

•把民主集中制作为班子建设的根本问题来抓，重点做好制定和完善党政联席会议制的议事范围及决策程序，明确学术委员会、教学指导委员会、教授咨询委员会和二级教代会的议事范围与责权。

•依赖教职工，充分调动他们积极性，特别是发挥各所学术带头人和负责人的作用，共同关心支持控制系工作。

•根据学校规章制度，制订操作性强的各项工作（人事、教学、科研、财务、实验室等）工作流程和规则，实现日常工作规范管理。

•系班子和行政管理人员树立全局观念，从全系利益出发，以高度负责的态度，做好系里的各项工作，树立全心全意为师生服务思想。

2、以学科建设为中心，搞好教师队伍建设

•重视教师队伍建设，以人为本，以感情、事业和待遇留人。

这5年内，将出现教师退休的第二个高峰期，我系教师队伍青黄不接问题还未完全解决。

帮助青年教师制订发展计划，并为他们发展提供空间，帮助他们形成自己的研究方向。

•重视教师博士化工作，把博士作为新留校的一个基本条件，力争教师博士率从现在的34%到5年后的55%O

•重视人才引进工作，以各种形式（兼职或完全引进）、各种途径（国内或国外）引进各种人才（理论或应用），以缓解学科方向趋同问题。

充分利用长江学者特聘教授岗位的有利条件，引进优秀留学人员。

争取每年能引进优秀人才1・2名。

•开展多种形式的国际合作和交流，鼓励教师出国访问，并以此形成我们新的学科方向。

•进一步加强博士后的工作，使在站博士后人员数量有较大增长，力争每年招收博士后5-10名以上。

•积极申报科学院和工程院院士，力争有所突破

3、以质量至上为原则，搞好我系本科教学和研究生教学

•继续坚持“国际化”办学理念，遵循教育规律，以培养学生创新精神和实践能力为核心；实施“通识教育基础上的宽口径专业教育”人才培养模式；突出人才培养的个性化教育和学科专业服务面向与业务特色。

•按照学校推进学分制改革的要求，做好实施学分制工作。

做好学分制下的我系

课程教学体系建设，并配合信息学院做好信息学科大类的课程教学体系建设。

•重视本科和研究生教材建设，争取每年出版1-2本新的教材，争取在5年内本学科的主干课程能引进外文国际一流教材。

•以学分制改革为契机，鼓励在学科前沿的教师开设新的课程，争取每年能新开设2-3门高质量选修课程。

•以“控制理论与系统中心”实验基地为基础，建设能覆盖整个一级学科的世界一流的实验教学基地，为本科生和部分研究进行创新实验与开发研究创造条件。

•重视毕业设计论文的各个环节管理

•以二级学科为中心，加强研究生学位论文的各个环节的规范管理，提高研究生学位论文质量问题，争取五年内获得全国百篇优秀博士论文一篇。

1）严耍求、严把关，加强学风建设

2）完善学位论文工作规范，如预答辩、评审、答辩

3）建立一定的淘汰机制和延缓机制

4）营造研究生良好的学术氛围，搞好博士生学术沙龙，形成研究生学术年会制度，并加强学术规范

4、努力形成科技合作、国防科研和基础研究三足鼎立，提高科研含金量

•在基础研究方面，在长期重视基础研究的基础上，继续采取一定政策措施扶持基础研究，鼓励教师从事基础研究和应用基础研究。

A）继续做好自然科学基金面上项目和863面上项目申请的动员、组织和协调工作，努力保持我系在自然科学基金方面的优势；B）组织、整合系内的科研力量，鼓励支持系内基础科研大团队的形成，并努力为基础科研大团队抓大项目创造条件，争取在国家重大项目有突破；c）加强同兄弟院系和国内外合作，一方面请进来，在以我系为主的重大基础研究的申报和研究过程中，支持邀请其他单位到我们的科研队伍里来，充实我们的力量，另一方面走出去，鼓励我系教师积极参加到其他单位的基础研究队伍去争取大项Ro

•在国防科研方面，大力支持目前我系承担的务个国防项目，并鼓励我系教师开拓新的国防科研方向。

重视长期合作，争取建成一二个稳定的国防科研基地，为承担重要的国防科研课题创造条件。

•在横向科技合作方面，大力提倡、鼓励和支持科研团队，重视与应用领域的结合，加强与兄弟院系和单位的合作，鼓励科研方向的拓宽，力争在多个行业和领域承担重大的研究项目，同时对建立重大企业研究基地加以支持，鼓励形式多样的“学产研”相结合，形成横向科研量和质的双重提高。

•重视科研与预投入工作，努力帮助解决教师在开拓新兴的研究方向过程中遇到的实际困难。

•建立系内青年教师奖励基金，鼓励青年教师在科研活动中发挥积极作用，扶持他们开拓新领域，促进他们快速成才。

•建立系内专利基金，鼓励支持教师技术发明和技术创新。

5、努力营造浓厚学术氛围，提高我系学术水平

•加强实在学术交流，建立定期学术沙龙制度，为开展学术活动创造条件。

•尽可能邀请国内外学者到我系讲学和学术交流，每年邀请10名以上国内外学者。

•建立学术专著出版基金，每年资助我系教师出版专著2.3本。

•鼓励教师参加各类学术组织，参加和举办学术活动，每年能举办1・2次有影响的国内和国际会议。

支持挂靠我系的主要学会活动，如湖北省自动化学会、湖北省系统工程学会和中国人工智能学会智能机器人专业委员会。

6、以信息化为契机，整合我系资源，实现资源共享

•进一步加强网站建设，成为我系对外宣传和对外交流主要媒介

1）对外学术交流

2）招生的宣传工作

3）科研成果宣传工作

•依托内部信息网络，建立我系内部学术交流和资源共享平台

1）学术电子论坛

2）共享学术成果（报告、论文）

3）教学中师生的交流平台

4）设备软件等资源管理，为共享创造条件

•进一步提升信息化应用水平，以此提高行政人员管理效率

五、近期目标和措施（2003年和2004年）

1、教师队伍建设和人才引进

•今年申报系统工程和控制理论与控制工程岗位的长江学者特聘教授各一名，候选人其一是决策分析与决策支持学科方向的英国曼切斯特理工学院杨剑波教授，其二是控制工程应用方向的新加坡国立大学葛树志教授；

•今年申报长江学者讲座教授一名，候选人为美国休斯顿大学终身教授、香港科技大学教授、IEEEFellow陈关荣教授

•引进短期工作的美国亚利桑那州立大学何际平教授

•从答辩评价优秀的博士生中选择苗子，进行重点培养

•建立中青年教师奖励基金，帮助青年教师制订发展计划，并为他们发展提供空间。

2、科研与学科建设的相互促进

以新的二级学科系统信息化技术学科建设为契机，面向国家、国防和国民经济主战场，抓好系统一信息一控制这个主题，实现系统学科和控制学科的实质融合，使本学科发展跃上新台阶。

•以完成的或正在进行的有关长江三峡工程、黄河小浪底工程、上海苏州河综合

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治理工程、武汉市轻轨工程和云南澜沧江小湾水电站工程管理与决策的重大协作项目为基础，并作进一步扩充，以形成复杂工程系统监测、控制与决策方向。

•以物流系统为中心、大型工程和厂矿企业为对象的综合管理指挥系统研究方向是系统工程一个特色，标志性成果“三峡工程散装水泥/粉煤灰实时调运指挥系统”获2000年国家科技进步二等奖。

通过“敏捷后勤与供应管理研究与开发基地”的建设，进一步增长实力。

现正在研制全国国民经济动员信息系统，并且，重大项目国民经济动员网上演练系统有望获得国家发展委员会的立项。

基于EPC的供应链系统集成环境项目的实施和推广，这将是制造业和流通业的一项革命，这一项目现得到了学校的支持，准备申报国家重大科技攻关项目。

这些课题的实施，将推动复杂物流系统的决策机制与集成技术方向发展。

•非线性复杂系统的理论与控制问题研究是我系基础研究重点之一，也是目前国内外研究的热点问题。

这一基础研究领域我系一大批教师甘于坐冷板凳，多年来在多项国家自然科学基金资助下取得了许多成果。

为了在这一重要前沿研究方向上取得重大突破，我系今年组织力量申报了两项国家自然科学基金的重点项目，通过这些重点项目的申请，我系基础研究领域大的学科团队正在形成，学科方向更加明确，学科方向包括网络环境下的计算机控制系统、复杂混合动力系统的研究分析以及理论与工程实际相结合，为我系基础研究取得突破打下良好的基础。

•电力电子与运动控制是我系以应用研究为主的传统优势学科，通过国家十五攻关项目“全数字交流伺服驱动系统以及主轴交流伺服控制系统”的申请和实施,在研究高精度高性能电机驱动的过程中大大促进了该领域理论和技术的提高；通过国防十五预先研究课题“弹炮结合综合控制技术”的研究，在继续深化自动化底层设备研究的同时，将我们先进的电机驱动系统应用于复杂的军事系统之中，从系统一信息一控制一体化的角度解决国防研究领域的实际问题。

这样,我们研究的广度、深度和层次都得到拓展，这一传统优势学科焕发出更大的活力。

•依托耳前的信息系统集成控制、复杂流程工业控制、工业现场总线等方面的实际科研课题，实现系统学科和控制学科的实质融合，推动了我系该学科的发展。

一些典型的科研课题包括：

“大冶铁矿竖炉球团生产过程自动控制系统研究”，该课题将检测技术、智能控制技术、运动控制技术、计算机控制技术、网络控制技术、决策分析与支持等技术充分融合，真正管控一体化；“数字圆网印花机的研制”，该课题将计算机控制、伺服驱动技术应用到纺织行业，不仅带来了该行业的技术进步，也带动了我系该学科方向的发展；“基于CAN总线的窑炉智能控制系统”，该项目获国家创新基金资助，使得我们在控制现场总线的研究与应用方面进入“国家队”。

•机器人技术是系统、信息、自动控制技术的集中体现，我们采用横向科研项目和国防863项目来带动该学科的发展。

通过总装部863-416主题的子项目“靶装配微型智能机械手研究”的研究，在微操作机器人系统研究方面取得重要成果，在总装组织的中期考核中全国排名第一；通过宝钢委托项目“带钢表面缺陷无损检测”和武汉市科委重点项目“车牌自动识别技术”等项FI的研究，大大提高了该学科在机器人视觉以及信息融合方面的水平。

•检测技术是信息获得的重要手段，在大力发展传统检测理论和技术的同时，我们在面向国防需要中争取大课题以期异军突起。

目前我们初步争取到了国防科工委军口性质的民口配套项目“军用飞机结冰探测敏感材料研制”，经费100万元，计划经过“样机研制一接受订单一通过质保体系”三个阶段，执行时间两年。

相信随着该项目的实施，我系在测量与控制相结合上会产生新的亮点。

3、本科和研究生教学

•在学校学分制改革思想的指导下，做好本系学分制教学管理工作。

制定适于学分制要求的人才培养计划。

•以学分制改革为契机，重视教学管理和实验室建设工作，特别要加强课程组作用和建设。

做好我系承担的信息学院平台课程的教学，争取将“控制理论”课程建设成为我校精品课程；鼓励教师开设反映本学科发展前沿内容的新课程。

•以二级学科为中心，加强研究生学位论文的务个环节的规范管理，提高研究生学位论文质量问题。

1）完善学位论文工作规范，如预答辩、评审、答辩

2）营造研究生良好的学术氛围，搞好博士生学术沙龙，形成研究生学术年会制度，并加强学术规范

•进一步完善各级学科的博士生培养方案和硕士生培养方案，改革研究生教学，加强实践教学环节，有若干课程具有理论和实验教学现结合的教学方式；鼓励教师开出若干门反映科研最新成果和最新动向的选修课程。

4、学科和教学基地建设

•“控制理论与系统中心”实验基地二期建设

•搞好系统工程重点学科一期建设

•搞好研究生创新实验基地“分布交互仿真HLA”建设，并争取新的研究生创新实验基地

5、以信息化为契机，整合我系资源，实现资源共享（详见保障措施，03年完成）