浙江大学“工业过程的控制理论与总线技术及其应用研究”创新研究群体在研究方向上的主要特色是：以国家需求为目标，面向国民经济主战场，研究自动化理论与尖端技术，实现理论与应用紧密结合，并促进实现自动化高新技术产业化。该创新群体在相关研究方面取得了丰硕成果，发表了一批具有重要学术影响的论文论著，并研究开发了一批关键核心技术，在国内外具有较高的影响力。群体主要成员有：褚健、苏宏业、曹一家、荣冈、金建祥、王树青、吴俊、毛维杰、冯冬芹、王宁。
创新群体的由来“水到渠成”
现代工业过程正向复杂化、高速化、大型化方向发展,节能、降耗、安全、环保是自动化的首要目标,而工业过程通常都有多种约束条件、多变量、强耦合、非线性、大时滞、不确定性、多控制目标、系统的网络分布性等问题,给先进自动化技术的实现带来很大困难。这些问题涉及过程控制理论、总线技术及其应用的各个方面,是该创新群体长期致力研究的目标。
“20世纪80年代后期,我牵头设立了控制理论研究室,并于1999年建立了先进控制研究所,逐步形成了具有较大规模的稳定的研究群体。我们在发展过程中引进并吸收一批具有博士学位的优秀青年教师,给大家搭建平台,让有活力的年轻人充分展现才能,不让他们为经费和梯队操心,只为一心实现科研目标,这样一来就激活了群体的创新思想。”在介绍创新群体的由来时,学术带头人褚健用平实的语言描述着一个似乎“水到渠成”的经历。
如何为产业界搭建更好的科研平台是创新群体一直思考的问题。图为学术带头人褚健(中)在与企业方面的合作伙伴会谈。
很快,该创新群体就达成了共同的价值观,那就是:只有依靠合作与创新,才能形成面向国家目标、面向工业系统形成理论、方法、技术与应用的解决方案,才能解决过程工业中的控制与实现理论,由此形成了从理论研究到应用研究、从单项研究到系统研究、从方法创新到软硬件开发、从学术研究到促进成果转化的有机统一。
用“不可能”造就斐然成绩
“我们十几年团结协作在一起,树立统一的目标,确立明确的任务,采用一致的步调,所有经费都统一使用,目前,这在高校还是很难操作的。”褚健自豪地说。
世上无难事,只怕有心人。褚健和同事们用事实证明,没有什么是不可能的。在深入、系统的研究和共同努力下,创新群体近年来取得了多项创新性研究成果,得到国内外同行的高度认同:
在工业过程控制理论研究方面,他们首次提出了一种多变量预测函数控制算法,对其闭环稳定性、跟踪特性、鲁棒性等问题进行详细分析,并实现成功的工程应用验证;提出了一类双线形系统的预测函数控制方法,在存在外部干扰的情况下,能实现对输入信号的渐进跟踪,对跟踪高阶信号尤其具有明显的优势……以上研究成果广泛应用于实际复杂工业生产过程的控制中,应用成果获得2002年度教育部科技进步奖一等奖。
在新的总线技术与标准方面,他们牵头成立我国工业以太网工作组,承担了国家标准化项目《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信标准》的制订工作;参加了国际电工委员会IEC相关工作组,EPA被成功地接纳为实时以太网的一个国际标准;研制成功的现场总线控制系统解决了工业以太网实时通信、总线供电、网络安全等多项关键技术难题,申报了8项发明专利。
结合流程工业生产过程的特点和企业的迫切需求,他们将大量研究成果成功应用于典型的工业生产过程,取得了显著的经济和社会效益。其中,现场总线控制系统的基础关键技术通过转让,形成达5亿元人民币的高新技术产业,部分技术填补了国内空白;先进控制理论与应用技术成果也被成功地应用于流程工业生产过程,取得了上亿元人民币的经济效益。
致力解决工控领域的实际问题
“我们研究的问题来自工业生产实践,有明确的应用基础,而不是"空对空"。”作为创新群体的学术带头人,褚健一向重视将理论成果转化为现实生产力,并在实现产学研相结合的探索中走出了一条新路。“目前我们正与工业界和产业界合作,思考如何为产业界搭建更好的科研平台。”
对于创新群体今后的发展,褚健等人自然胸怀大志:致力于国际前沿学术研究,解决工业控制领域的关键技术和问题,不以获奖和发文章为最终目的;培养一批科研态度严谨、创新思想丰富、合作精神强的科研领军人物;加强国际合作,创建自动化领域的国际一流研究基地。
在解释创新群体为何要参与国内外实时以太网标准的关键技术研究和国际标准的制订时,褚健说:“中国在标准问题上吃亏太多,我们在尖端技术研究方面落后国外太多,在面向国家需求的高新技术研究及实现产业化方面滞后太多,因此我们研究并参与制订行业技术标准不是为了彰显自己的研发实力,而是志在获得能够影响高技术产业发展的规则和话语权。”字里行间,我们体会到的是褚健等人“建成有学术特色的控制技术基础研究的重要基地,促进整个工业过程自动化水平的提高”的决心和信心。