【口述历史】我国自动控制、系统仿真专家—— 王子才院士

日期: 2024-08-03 13:13:48 |   作者: 杏彩体育官网怎么样

  秉承尊重历史、以史为鉴、弘扬传承的理念,中国自动化学会于2015年特别打造“口述历史”系列访谈栏目,走访学会和自动化学科发展息息相关的老一辈科学家,探寻心灵深处的记忆,记录心路历程的点滴,为当代自动化领域科技工作人员了解历史、传承老一辈科学家的宝贵科学思想和精神财富提供有益借鉴。

  本期学会采访的是王子才院士。王子才,自动控制、系统仿真专家,中国工程院院士,哈尔滨工业大学控制与仿真中心教授。他带领仿真中心团队,克服种种困难,在自动控制及系统仿真领域,发展了伺服系统理论,提出并实现了复合驱动控制管理系统、变阻尼及大摩擦系统的控制技术,为电动仿真转台的研制开辟了一条新途径,占据了国内仿真转台技术的最高点,为仿真转台研制及其产业化发展作出了重大贡献。

  王子才1932年出生于山东聊城一个普通的农民家庭。由于家境贫寒,次年王子才便跟随全家“闯关东”,一路北上到了辽宁抚顺,父亲以在煤矿打工谋生。但由于积劳成疾,其父于1943年因痨病,不治去世,家庭的重担全都交给了年长近二十岁的两个哥哥身上。

  “知识改变命运。”穷困艰难的生活,让王子才的家里人意识到读书的重要性,唯有读书,才有机会改变命运。在家人的全力支持下,王子才成了家中唯一一个“读书人”。但是王子才的读书历程却异常的波折。在日伪政权以及国民政府统治期间,百姓民不聊生;1948年时值中学的王子才迫于生活上的压力,又不得不跟随母亲回到聊城老家,凭借一亩三分地艰难度日。但身处解放区的生活到底是安宁的,虽然没有读书,却通过劳动锻炼了自己,也让王子才愈加明白“只有才能救中国”。解放战争后,在中国的领导下,抚顺人民的生活越来越富裕,王子才又回到抚顺与哥哥们团聚,还凭借学校的助学金继续完成了中学学业,并在1951年以优异成绩考入哈尔滨工业大学。

  当时的哈尔滨工业大学被国家确定为中国高等教育学习苏联的两所院校之一,成为学习苏联先进经验,为中国国内各高校培养优秀人才的基地,并以“工程师摇篮”而饮誉全国。王子才在哈工大的第一年是在预科学习俄文,为后来直接接受苏联专家俄文授课打下了基础;大学三年级时,随苏联专家读完了自动控制专业的本科课程,后直接攻读研究生。由于学校要求严格,求线年王子才研究生毕业时,班上25名同学只剩下了19名,淘汰率极高,也真正体现了哈工大“规格严格,功夫到家”的校训。

  回顾自己的学习生涯,王子才无不感念党和国家的培养,正是在党的领导下,家人才得以团聚,知识才能够习得,生活才得以安定。“好好学习、报效祖国”,是家人的希望,也是王子才一生的信仰。艰苦的环境催人奋进,身处艰苦环境的王子才,更加铸就了自己不怕困难的奋斗精神,坚定了自己改变命运、创造未来的决心。也正是在这种一往无前的决心和报效祖国的信念下,王子才院士一路披荆斩棘、风雨兼程,在系统仿真、现代控制理论及其应用等领域成果斐然。2001年,凭借在飞行仿真转台、复杂大系统仿真技术、现代控制理论与应用三方面的突出贡献,王子才当选中国工程院院士。

  1958年,根据同志“哈工大要搞尖端”的指示和当时形势发展的需要,哈工大对专业设置进行了重大调整,创建了一批尖端专业,到1962年已基本完成由民到军地转变,形成门类齐全,学科互相配套的专业体系,成为为国防科技及国民经济建设服务的多科性大学。

  王子才在留校任教的第三年,被派往参加科研工作,从事歼击机起落控制管理系统的研究工作,研制成功了歼击机返航着陆刹车控制管理系统。在南京的这一年经历,对王子才而言,是一次理论指导实践、实践再丰富理论的学习过程。课本上的理论知识更多的是在理想状态或假设条件下形成的,而应用到实际问题中要做大量的工作,这就是工程科学技术的问题,只有不断验证与提升,才可能实现突破与创新。

  20世纪70年代开始形成了现代控制理论。航空航天高技术领域,需要先进的控制管理系统设计理论和方法来设计、研制高性能的飞行器。但现代控制理论和实际工程应用之间有很多问题没解决,限制了它的应用。这也是王子才在1959-1960年从事科研工作所历经的问题,需要从事技术应用的人员做理论和实际应用相结合的工程科学研究。

  王子才结合飞行器最优降高控制问题进行了最优控制理论应用的研究,提出了工程上可以在一定程度上完成的次时间最优控制理论方法,解决了飞行器快速降高的最优控制问题,为现代控制理论在航空航天领域的应用做出了重要贡献。

  20世纪90年代,中国的仿真技术特别是航天仿真技术发展还比较落后,缺乏高端的仿真设备。其中,高性能仿真转台的研制是一项亟待突破的技术难题。针对国家“卡脖子”技术问题,王子才毅然投入到有关技术研究中,他深知关键核心技术是要不来、买不来的,从“两弹一星”到现在,都需要靠自己的力量,一点点自主创新、自力更生走到今天。

  1993年,王子才带领团队成功研制国内第一台分布式发电机组仿真系统,并投入到正常的使用中,为我国建造了达到国际领先水平的仿真系统,提出了有关复杂系统分布式仿真技术理论,攻破了相关关键技术,提出了基于网络的分布式仿真的工程设计方法,解决了数据传输、时钟同步、分布式柔性智能接口系统等关键技术;提出了模糊优化、过程变量直接优化等多种建模方法,解决了大型复杂系统中存在有非线性、不确定性、时变性、分布参数、系统机理不清楚情况下的仿真建模难题,为我国分布式仿真系统达到工程实用新阶段做出了重要贡献。

  与此同时,王子才又带领团队开展高性能电动仿真测试转台的研究工作。有着先进的半实物仿真系统,是一个国家飞行器研制、开发、生产水平的标志。在飞行器研制生产中,借助仿真技术,可以最大限度地降低风险、压缩研制周期、节约资金。现代飞行器的机动性能大幅度提升,在半实物仿真系统中,提供反应飞行器运动环境的仿真测试转台,应拥有相对应的动态性能。高性能仿真测试转台就成为了半实物仿真系统中关键设备之一。

  王子才在研究过程中提出了适应不一样型号多用途的电动仿真转台的结构,突破了一体化测控的关键技术,发展并完善了伺服系统的设计理论和操控方法。最终于1995年研制成功我国第一台交流力矩电机驱动的高性能电动仿真测试转台。

  服务国家战略和重大工程需要,30多年来,在王子才带领下,哈尔滨工业大学控制与仿真中心创造了多项第一:中国第一个高性能三轴电动转台、中国第一个水下转台、中国第一个六自由度转台、中国第一个用在交会对接的九自由度转台……

  在众多的科研任务中,令王子才最难忘的是为天宫一号和神舟八号飞船在太空首次对接进行技术可靠性验证和风险评估。两个高速运行的飞行器对接,控制稍有偏差就可能“擦肩而过”。历经几年科研攻关,王子才率领的科研团队突破了机械结构设计、驱动与控制、测量与标定、高速实时通信等多项关键技术,研制出九自由度运动模拟系统。这套用于模拟交会过程的地面仿真设备,验证了交会对接的精准控制。

  为确保交会对接万无一失,在发射升空前,总装备部成立了交会对接地面实验评估专家组,以评估交会对接的技术可靠性和风险,王子才任专家组组长。专家组建立了科学的评估方法,依据多年仿真实验的真实数据,进行了客观地评估。评估结果给出了地面仿真的可信度,以及交会对接的风险。

  2011年11月3日1时43分,中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343公里的轨道牵手成功,创造了举世瞩目的中国奇迹,为我国建设空间站奠定关键技术基础。

  谈起过往的科研经历,王子才无不自豪于自己的科研团队——哈工大控制与仿线年带领一帮年轻人组建的,现在已经成为国内知名的人才教育培训和科学研究的基地,为国内许多重点工程提供了具有国际领先水平的仿真测试设备。这所有的成就,都来自于这样一个热血的、团结的、向上的团队。王子才始终相信,一个人的力量是有限的,团结才有力量,而团结的团队将会凝聚巨大的力量,做出更辉煌的事业。

  因为自己淋过雨,所以总想替别人撑把伞。党和人民的培育成长起来的王子才在半个多世纪的教学科研生涯中,始终想着为国家培养更多的人才,为国家做出更大的贡献。谈及选人用人,王子才认为最重要的就是要脚踏实地、实事求是,只有学会怎么样做人,才能更好地将个人的发展融入科技强国的伟大事业之中,才能更好地实现自身的价值。

  王子才院士作为中国自动化学会六十周年杰出贡献奖的获得者,对于学会的未来也寄予厚望。他提到,自动化是一个永恒的课题,随时代的发展,其内涵越来越丰富,而自动化学会发展到如今,更要秉承自动化的理念,用先进的技术和手段实现目标与理想。面向未来发展,学会要将人才教育培训作为第一要务,为国家培养更多的自动化人才,团结更广大科技工作人员为我国自动化事业发展做出更大贡献。

  “朝为田舍郎,暮登天子堂。”从战争年代的报国之志,到和平岁月的默默奉献,再到改革当前的攻坚克难,王子才院士让我们正真看到了迎难而上一往无前的斗志,“规格严格,功夫到家”的风采,更让我们正真看到了老一辈科学家扛起的“国家责任”,而以王子才院士为代表的老一辈科学家求真务实、报国为民、无私奉献的爱国情怀和高尚品格,正是新时代广大科技工作人员攻坚克难、勇攀高峰的强大动力源和精神营养剂。

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