1专业介绍
哈尔滨工业大学自动化专业历史悠久。其前身是1955年由前苏联专家帮助建立的自动控制专业,是国内最早创办的自动控制专业之一。同年在苏联专家指导下开始自动控制和陀螺及仪表方向的研究生培养。文革后,1977年恢复招收本科生,1998年根据教育部新颁专业目录将原“自动控制”和“飞行器制导与控制”专业分别调整为“自动化”和“探测制导与控制技术”两个本科专业(此前,两个专业均以“自动控制”专业按系进行招生和分配)。1999年,结合军民两用人才的需求,开始曾分别按照“自动化”和“探测制导与控制技术”两个本科专业进行招生,当时这两个本科专业都是国防科工委重点专业。按照学校要求,从2010年开始实行按大类招生,统一按自动化专业进行招生,下设自动化、探测制导与控制技术两个专业方向。两个专业方向统一招生,为适应宽口径、强适应性和复合型人才培养的需求,两个专业的基础课和技术基础课基本相同,适应航天、军事和一般工业生产的不同需求,仅在第四学年秋季学期专业课程的设置上有所区别。自动化专业于2010年通过我国工程教育专业认证,有效期为6年,为深入实施教育部“卓越工程师教育培养计划”和我校“工程领军人才培养计划”奠定了坚实的基础。
专业所支撑的“控制科学与工程”一级学科是“211工程”和“985工程”重点建设学科,具有硕士、博士学位授予权,并设有博士后流动站;2007年获批“控制科学与工程”首批国家一级重点学科,并在2007-2009及2009-2011年度的全国学科评估排名中分别名列第七和第三,2012年又获批工业和信息化部重点学科。目前本学科的主要研究方向有:复杂系统仿真技术、飞行器制导与控制技术、鲁棒控制理论及应用、惯性测试技术与设备、智能检测处理技术及网络化控制。
本学科拥有一支结构合理、实力雄厚、治学严谨、团结拼搏的教师队伍。现有教师100余人,教授30余人,副教授40余人。包括中国工程院院士1人,千人计划特聘教授2人,长江学者奖励计划特聘教授5人,国家杰出青年基金获得者2人,新世纪百千万人才工程入选者2人,教育部跨(新)世纪优秀人才11人,中国青年科技奖获得者3人,陈嘉庚青年科学奖获得者1人。
在团队和平台建设方面,专业拥有“航天飞行器的鲁棒控制理论与应用”国家自然科学基金委创新群体、教育部创新团队、国家级教学实验示范中心、教育部工程中心、省重点实验室和中澳联合实验室。已建设有自动控制原理、自动控制元件及线路、模糊控制三门省级精品课程,一个“飞行器控制”国家级实验教学示范中心。
在科学研究方面,专业注重控制理论与工程实际的结合,取得了多项创新性研究成果。获国家科技进步特等奖1项、国家科技进步二等奖8项、国家自然科学二等奖1项及省部级奖20余项。近5年科研经费总量超过4亿元。已发表SCI、EI检索论文3000余篇,其中国际期刊论文600余篇,IEEE汇刊论文100余篇,40余篇入选ESI高引用论文。此外,在教材建设方面,已出版高水平国家级、部委级规划教材及专著20余部。
经过50多年的发展,专业共培养学士学位本科毕业生4400余人,硕士学位研究生1350余人,博士学位研究生270余人,其中3人获全国百篇优秀博士学位论文奖、1人获全国百篇优秀博士学位论文提名奖。
历年来,自动化专业、探测制导与控制技术专业一直是我校本科生招生的热门专业之一,在各专业中名列前茅,吸引了大批优秀生源报考,毕业生也得到用人单位的认可和赞誉。
2师资情况
“控制科学与工程”一级学科拥有一支结构合理、实力雄厚、治学严谨、团结拼搏的教师队伍。现有专任教师95人,其中教授31人,副教授42人,讲师22人,博士化率高达92.6%。经过多年的发展,学科已培养出中国工程院院士1人,千人计划特聘教授2人,长江学者奖励计划特聘教授5人,国家杰出青年基金获得者2人,新世纪百千万人才工程入选者2人,教育部跨(新)世纪优秀人才11人,中国青年科技奖获得者3人,陈嘉庚青年科学奖获得者1人。此外,为本科生上课的教师40余人,其中教授20余人、副教授20余人,主讲教师中高级职称教师比例高达97.7%。
3知名学者、教学带头人
王子才:1932年出生,教授,博士生导师。中国工程院院士。曾任中国系统仿真学会副理事长、黑龙江省系统仿真学会理事长、解放军总装备部仿真技术专业组特邀专家等。获国家科技进步二等奖1项、三等奖1项,省部级科技进步一等奖2项、二等奖12项;出版科技著作6部;发表学术论文150余篇。
杨明:1963年出生,工学博士,教授,博士生导师。哈工大控制与仿真中心主任。解放军总装备部仿真技术专业组副组长;国家863-801-3专家组成员;中国系统仿真学会常务理事;中国航空学会自动控制分会委员;控制理论及应用专业委员会副主任委员;中国自动化系统工程师(ASE)资格认证考试委员会委员;《系统仿真学报》编委会副主任;《计算机仿真》编委会副主任。2005年获解放军总装备部“十五”仿真技术贡献奖一等奖,2003年入选国防科工委国防科技“511人才工程”。
姚郁:1963年出生,工学博士,教授,博士生导师,长江学者奖励计划特聘教授。国家863-801主题专家组专家、总装备部精确制导专家组专家,中国系统仿真学会常务理事,中国宇航学会光电技术委员会副主任委员,主持和承担了国家自然科学基金、国防基础预研、国防“863”、国防“973”、国家“921”等多项研究课题,荣获国家科技进步特等奖1项、国家科技进步二等奖2项、部级科技进步一等奖2项、部级科技进步二等奖多项。入选国家级首批“新世纪百千万人才工程”,入选教育部“优秀青年教师资助计划”,荣获“中国青年科技奖”、“国防科技工业有突出贡献中青年专家”等称号。
段广仁:1962年出生,工学博士,教授,博士生导师,1999年获得国家杰出青年科学基金资助,2000年受聘为教育部长江学者特聘教授,2001年入选IEEFellow,2005年成为“鲁棒控制理论及其在航天控制中的应用”教育部长江学者创新团队项目负责人,2009年成为“航天飞行器的鲁棒控制理论与应用”国家自然科学基金委创新群体项目负责人。曾任国家863计划航空航天领域专家组成员。现为哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心主任,“空间智能控制技术国防科技重点实验室”学术委员会委员,国家安全重大基础研究(973)项目专家组成员,教育部科技委信息学部委员,第九届中国自动化学会控制理论专业委员会副主任,EuropeanJournalofControl等多个国内外学术刊物的编委和《哈尔滨工业大学学报》主编。
王常虹:1961年出生,工学博士,教授,博士生导师。总装备部惯性技术专家组成员,中国惯性技术学会常务理事;中国自动化学会空间运动体控制专业委员会副主任委员;中国宇航学会无人飞行器学会理事;中国计算机仿真学会理事;黑龙江省自动化学会理事;中国惯性技术学报编委;哈尔滨工业大学学报编委。主持完成了国家及省部级项目40余项,在卫星/武器系统测试及仿真设备研制、飞行器导航与控制、时滞不确定系统的鲁棒控制及滤波理论与应用等领域的研究中取得了一系列创新性研究成果,发表学术论文200余篇。
马广富:1963年出生,工学博士,教授,博士生导师。中国宇航学会深空探测技术专业委员会委员,教育部高等学校自动化专业教学指导委员会委员,全国控制工程领域工程硕士教育协作组副组长。现任哈尔滨工业大学研究生院副院长。曾获国家科技进步奖1项,省自然科学奖2项,省部级科技进步奖6项、国家教学成果奖1项、教育部宝钢“优秀教师”奖及黑龙江省优秀研究生导师称号。主持国家发改委项目1项、国家自然科学基金3项、教育部博士学科点专项基金2项及横向科研课题50余项。参编教材2部。发表国内外学术论文240余篇,其中期刊论文150余篇,部分论文发表在IEEETrans.OnAutomaticControl、Automatica及自动化学报等国内外著名期刊上。
沈毅:1965年出生,工学博士,教授,博士生导师。入选教育部跨世纪优秀人才、国家863专题专家,中国自动化学会教育工作委员会副主任、中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专业委员会委员、黑龙江省自动化学会常务理事。长期从事控制系统智能故障诊断与容错控制、测试技术与图像处理及智能检测处理技术在超声系统中的应用等的科研、教学工作,科研成果获国家级奖1项、省部级奖3项,在Automatica、IEEE汇刊、AIAA汇刊等国内外重要刊物和国际会议上发表科技论文300余篇,获授权发明专利28项。
高会军:1976年出生,工学博士,教授,博士生导师。目前担任哈工大学科教授委员会副主任。2008年获得国家杰出青年科学基金资助,2012年入选教育部长江学者特聘教授(已公示),入选中组部首批青年拔尖人才支持计划(已公示),并获得了陈嘉庚青年科学奖、中国青年科技奖、中国青年五四奖章等重要奖项和荣誉。在自动控制领域权威期刊Automatica以及IEEETrans.ControlSystemsTechnology等五个IEEETrans.系列汇刊上担任编委职务,作为客座主编在IEEETrans.IndustrialInformatics等国际期刊组织专刊六期,并作为程序委员会主席或委员参与组织了二十余个国际会议。2009年起受聘为香港大学机械工程系荣誉教授。
4教学、科研成果简介
4.1教学
控制科学与工程系为全校相关专业本科生开设的“自动控制原理”、“自动控制元件及线路”及“模糊控制”三门课程均为省级精品课程,另有2门专为本系本科生开设的专业骨干课为校级优秀课程。近年来出版教材和专著14部,主持教学研究类课题20余项,其中省级课题10余项,发表教学研究论文30余篇,获各种教学奖励40余项。
控制科学与工程学科拥有飞行器控制实验教学中心、“自动控制”双基实验室、“智能控制系统”黑龙江省重点专业实验室、控制理论与应用黑龙江省重点实验室、仿真测试技术教育部工程中心、“哈工大-一汽”汽车电子控制技术联合实验室和计算机房若干个。中心和实验室总面积3000余平方米,设备1200多台套,通用仪器设备总金额1700余万元,专用仪器设备总金额3200余万元。其中飞行器控制实验教学中心现有专职实验教师8人,常年设置研究生助教6人,另有20多位任课教师(含博导6人),可为近20门本科生研究生课程开设60余个实验项目。2009年12月该中心被教育部批准为国家级实验教学示范中心建设单位。
控制科学与工程学科还有中国航天第三研究院三十三研究所、哈尔滨航天科技股份有限公司两处校外生产实习基地,每年接纳200余名本科生完成生产实习任务。
4.2科研
控制科学与工程学科以国家需求为牵引,坚持自主创新,主动承接高、精、尖大型国防航天工程及科研项目,科研实力始终位居全国高校前列。研制了我国第一个高精度双轴转台,第一个角秒级高精度三轴测试转台,第一个高精度五轴仿真转台及光学投影系统,第一套下视光学景象匹配制导仿真系统,第一台高精度大负载离心机,第一套交会对接地面仿真系统,为我国航天事业的发展做出了突出贡献。在“神舟”号系列飞船研制过程中,攻克了三轴仿真实验转台等多项技术难关。在我国第一颗由高校牵头自主研制的小卫星“试验卫星一号”及后续的“试验三号卫星”中承担导航、制导与控制子系统的研制。在天宫一号目标飞行器与神舟八号飞船交会对接任务、“星地激光通信试验”等重大项目中提供多项重要技术支撑,充分体现了学科的实践和创新实力。
此外,学科以航天需求为背景,以先进信息理论为指引,在理论研究方面也取得了一系列成果。在国防973、军口863、国家高新工程、武器装备预先研究等计划中承担基础理论研究项目百余项,取得的系列研究成果发表在AIAA,IEEEAES等航天控制领域国际权威期刊上,在鲁棒控制领域提出的参数化设计方法已得到了国际控制领域广泛认可,累积他引超过2000次,在国际控制理论界占据重要地位。
因科研贡献突出,获国家科技进步特等奖1项,二等奖8项,国家自然科学奖1项。
本学科多年来的发展形成的主要科研方向有:复杂系统仿真技术、飞行器制导与控制技术、鲁棒控制理论及应用、惯性测试技术与设备、智能检测处理技术及网络化控制。其中每个科研方向的特色和优势简述如下。
复杂系统仿真技术方向特色与优势:主要从事系统仿真理论与方法及飞行器制导控制与仿真方面的研究。从上世纪八十年代开始,本方向在国内较早地开展了飞行器系统仿真技术研究。经过从“八五”到“十二五”5个五年计划的不懈努力,本方向完成了飞行器半实物仿真设备、飞行训练仿真器、大型电站仿真培训系统等100余套仿真设备,参与完成了十余个国内先进的大型分布式军用仿真系统,并承担了数十个飞行器制导控制方面的课题。在“十五”至“十二五”期间,完成国家“863/973计划”项目、“921工程”项目、国防预研基金、国防预研及国防重大项目等60余项,获国家科技进步二等奖3项,国防科学技术一等奖1项,国防科学技术二等奖3项,国防科学技术三等奖1项,省部一等奖2项、二等奖3项,申请专利10余项,发表论文300余篇,其中SCI/EI检索70余篇。
飞行器制导与控制技术方向特色与优势:针对高性能制导控制的需求,在国家重大安全基础研究项目(“973”)、国防“863”、国家高新工程基础研究等项目的支持下,在国内较早地开展了直接侧向力/气动力复合控制技术、末制导系统性能评估、飞行器非线性最优控制与次优控制、垂直发射导弹非线性控制设计、再入机动弹头非线性多变量解耦控制、飞行器输入受限非线性次最优控制等研究工作,特别是在大气层外动能武器导引规律和制导滤波器设计方法方面取得的研究结果为国家做出了突出贡献。形成的主要方向包括新概念飞行器制导控制理论与方法研究、近空间飞行器高精度制导与控制技术研究、制导控制系统性能评估及试验验证技术研究等。
鲁棒控制理论及应用方向特色与优势:立足于鲁棒控制理论研究和航天技术发展的前沿,一方面把鲁棒控制理论方面的最新成果应用于航天飞行器的制导与控制,另一方面则从航天飞行器控制需求中为理论研究提炼出新的问题。多年的研究在该方向上出版了学术著作十余部,其中英文著作“AnalysisandControlofDescriptorLinearSystems”和“LMIsinControlSystems---Analysis,DesignandApplications”分别由国际著名出版社Springer和TaylorandFrancis出版。一部中文著作获得了两项国家级奖励:第八届国家优秀科技图书二等奖和第十一届中国图书奖。在IEEE汇刊、Automatica等国际刊物上发表了SCI论文400余篇。主持和完成了多项科研课题的研究工作,其中包括国家重大专项项目、国家自然科学基金国际合作重大项目、总装武器装备预研基金重点项目、国家重大理论基础研究(973)课题、以及多项中国人民解放军总装备部、第二炮兵装备部和航天集团的国防科研课题的研制工作。获国家自然科学二等奖1项及多项省部级奖励,培养了全国百名优秀博士论文获得者2人,还有长江学者和国家杰出青年基金获得者。
惯性测试技术与设备方向特色与优势:以解决基础性、关键性技术为目标,进行了一系列新概念、新理论、新方法、新技术的探索性及创造性研究与实验,通过研究、开发、演示、验证等手段为当前和未来飞行器惯性导航与控制系统提供具有智能、自主、高可靠、高精度和实用性强的惯性测试方法与装备。在测试技术研究方面,通过揭示惯性测量系统各类误差形成的物理机理,建立惯性测量系统精确的误差模型,为惯性测量系统误差补偿奠定基础;通过建立并完善适于惯性测量系统实际工程应用的误差辨识理论,提出惯性测量系统误差实验建模和系统误差标定新方法,惯性测量系统及惯性制导武器在少量飞行试验条件下的精度评估,解决“天地一致性”等关键技术问题。在测试装备研究方面,突破了系统总体优化设计技术、先进控制技术、大功率低干扰驱动技术、一体化软件开发平台技术等多项关键技术,形成了很强的自主研发能力,研制出高精度、高动态、高可靠性和高智能化的惯性测试装备。近十年来,承担了国家“863”、“973”、国防预研、国防基础科研和其他横向科研100余项,累计科研经费3亿多元,研制和生产各类高精度惯导测试装备200多台套,并有近百套产品装备部队,其性能指标和可靠性受到了用户的一致好评,广泛应用于我国航空、航天、船舶及电子等部门的惯性导航系统测试、标定试验中,在国内享有很高的声誉。由于在国家高技术武器装备发展建设工程中所做出的突出贡献,2007年5月获得了由中组部等五部委颁发的“高技术武器装备发展建设工程突出贡献奖”,成为我国惯导测试装备研制单位中唯一一家获此奖项的单位。
智能检测处理技术方向特色与优势:根据我国工业、信息、国防及国民生产和生活需要等提出的难题,理论联系实际,在智能控制与故障诊断、信息融合与图像处理、生物信息检测、汽车电子控制等方面进行了创新性研究工作。近3年,在10余项国家自然科学基金、国防973、国家863、总装预研等项目支持下,在航天器自主故障诊断与健康监测、航天器间歇故障诊断与容错控制、武器机内测试技术、超光谱图像分类、空间碎片天基高光谱探测与识别、分布式传感器网络数据融合以及压缩无线感知技术等方面提出了一系列解决问题的理论与方法,并与航天五院、上海航天局等开展了相应技术的应用研究。
此外,还在医学超声信号检测与处理、光声成像新方法、自主产权的汽车电子控制、汽车网络控制、高铁路轨伤损超声探测新技术等方面,开展了深入的研究与实践,提出了多项解决实际问题的方法,申请60余项国家发明专利,半数以上已获得授权,同时并将理论和方法用于新产品实际,增强了企业的核心竞争力,为合作企业创造了上亿元的产值,取得了很好的经济效益和社会效益。获国家三等奖1项、教育部自然科学二等奖1项、省部科技进步一、二等奖7项。近五年来发表学术论文200余篇,其中SCI或EI检索150余篇,并有多篇文章发表在Automatica、IEEE汇刊、自动化学报等国内外著名期刊上。
网络化控制方向特色与优势:高科技的发展使网络引入到控制系统中,产生了网络化控制系统。它与传统的控制系统相比,具有资源共享、模块化等优点。网络的引入使控制系统产生信号传输延时、数据包时序错乱及丢失等现象。传统的自动控制理论建立在实时且精确通讯基础之上,由此设计出的控制策略无法应用于通讯受限的网络化系统。网络化控制是系统与控制领域的热点研究方向。哈工大研究团队近年来紧密结合复杂生产制造过程一体化控制以及卫星编队控制等实际应用背景,在该学科方向上深入研究各类复杂通讯受限情景下系统的分析与综合以及复杂多个体网络化系统的协作控制,取得了一系列创新性研究成果。在IEEETrans.AutomaticControl、Automatica等国际著名权威期刊上发表该方向研究论文30余篇,SCI他引2000余次;2008年发表在Automatica上的一篇论文获该期刊2006-2010年间最佳被引论文奖。本方向的研究工作得到了国家杰出青年科学基金、新世纪优秀人才支持计划等资助并荣获2012年陈嘉庚青年科学奖(信息领域唯一获奖人)。基于此方面工作,2011年应邀在IEEETrans.IndustrialInformatics上组织网络化控制的专刊。
5学生培养特色,读研就业情况
自动化专业及探测制导与控制技术专业培养的本科生重基础、宽口径、有特色、强实践。基础理论扎实、适应就业面宽广、航天特色突出、动手能力强,一直是专业追求的目标,也是得到广泛认可的哈工大自动化及探测专业学生的突出特点,多年来深得用人单位的广泛好评。培养学生具有坚实数理基础和控制系统、系统工程、计算机应用、信息化技术、航天技术等工程技术基础和专业知识,掌握控制系统分析设计、研究开发、集成运行、管理决策等基本理论和知识,树立较为全面的系统观念,具备在自动化及相关领域进行科学研究、技术管理、技术开发和知识创新的综合能力,具有较高的人文社会科学素质、宽广的专业知识、富有创新精神并具备实践能力的工程技术人才、管理人才、研究和开发人才。
专业紧密结合航天与国防工业需求,培养了一批服务于航天服务于国防的优秀拔尖人才,并为工业企业、科研院所及高等院校等企事业部门和行业培育了一批优秀的高素质、创新型、复合型高级工程技术人才。
自动化专业及探测制导与控制技术专业毕业生有60%以上可保送、考取校内外硕士研究生,另有近20%的本科生可选择出国继续深造,直接就业的学生可面向电子、电力、石化、航空、航天、兵器、船舶、电信、交通、国防及国民经济各领域从事教学、科研、开发、经营及管理等工作。