自动化类

2017-03-25

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1.自动化类简介

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:飞行器制导控制与仿真,鲁棒控制理论及航天应用,网络控制理论及方法,自主导航与智能控制,生物医学检测与图像处理,汽车电子控制理论及方法

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102人,教授38人,副教授43人。包括中国工程院院士1人,千人计划特聘教授3人,长江学者奖励计划特聘教授3人,国家杰出青年基金获得者3人,国家优秀青年基金获得者5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12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,中国青年五四奖章获得者1人,中组部首批青年拔尖人才支持计划入选者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2项,国防科技进步一等奖1项及省部级奖30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,其中近三年有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、6人获校优秀博士学位论文奖、3人获省优秀硕士论文奖。

历年来,自动化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.培养目标

自动化类培养在较宽的科技领域(包括控制理论与工程应用、系统分析设计与仿真、运动控制、过程控制、飞行器导航制导与控制以及系统工程技术、电子工程技术、计算机技术与应用等)掌握坚实的基础理论和系统的专业知识,并具备在高等院校、科研院所及工业企业等部门和行业从事与控制系统相关的分析、设计、开发、集成、管理及维护的高素质、复合类、创新型高级科技人才。

注重宽基础、强适应性,注重基础理论及其与工程实际相结合,面向国家现代化建设,并具有紧密结合航天、宇航与国防工业现代化建设需求的人才培养特色。

3.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。现有教师102人,教授38人,副教授43人,讲师21人,博士化率高达93.1%。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3人、长江学者奖励计划特聘教授3人、国家杰出青年基金获得者3人、国家优秀青年基金获得者5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12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、中国青年五四奖章获得者1人及中组部首批青年拔尖人才支持计划入选者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%。

其中知名学者、学术带头人包括:

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”。

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航天学院副院长。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,入选中组部首批青年拔尖人才支持计划,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。2015年获选为IEEEFellow。

4.教学、科研简介

4.1教学

控制科学与工程系为全校相关专业本科生开设“自动控制理论”与“自动控制实践”两门核心课程。近年来出版相关教材和专著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2项。

本学科多年来的发展形成的主要科研方向有:飞行器制导控制与仿真,鲁棒控制理论及航天应用,网络控制理论及方法,自主导航与智能控制,生物医学检测与图像处理,汽车电子控制理论及方法。其中每个科研方向的特色和优势简述如下。

飞行器制导控制与仿真方向特色与优势:随着科学技术的发展,各大军事强国在新时期的国际环境下,开始对传统的攻防对抗系统进行升级改造,同时加大了对新型空天飞行器的概念研究、预先研究和演示验证,对我国国防力量提出了挑战。本方向突出国防、航天特色,积极投入国家大科学工程、国家高新工程、国防重大专项、装备预先研究等国家级重要科技攻关项目的研究中。以各类先进飞行器研究为应用领域,重点开展(1)多飞行器协同制导控制理论与方法研究;(2)临近空间防御制导控制理论与方法研究;(3)基于多自由度动量交换的姿态控制方法及应用研究;(4)基于多物理场的飞行器半实物仿真关键技术;(5)空天飞行器制导控制系统设计、评估与优化技术研究;(6)复杂系统建模、仿真与评估技术研究;(7)飞行器地面仿真与测试技术研究。在相关方向上培养本领域的高素质创新人才,培育高水平科学研究成果。

鲁棒控制理论及航天应用方向特色与优势:面向国家需求,为国防、航天、航空和国民经济建设服务,立足于鲁棒控制理论研究和航天技术发展的前沿,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,同时从航天飞行器控制需求中提炼理论问题。国防和航天航空领域不同于民用领域,必须依靠自己自力更生,发展自己的原创性理论和技术,突破国际的关键技术壁垒。重点开展(1)鲁棒控制系统和受限控制系统的参数化设计理论;(2)高超声速飞行器控制系统的参数化设计方法;(3)面向复杂任务的卫星姿轨控制技术;(4)卫星编队和组网的控制和优化理论研究。目前本方向在鲁棒控制理论及应用方面取得了一系列在国际上具有重要影响的研究成果,部分成果达到国际领先水平。部分研究得到了国家杰出青年基金的资助、教育部跨世纪优秀人才基金的资助和多项国家自然科学基金面上基金的资助。代表性成果“鲁棒控制系统设计的参数化方法与应用”于2008年获得国家自然科学二等奖。

网络控制理论及方法方向特色与优势:网络化控制是继集中控制、集散控制、现场总线控制之后工业控制领域的重大变革。通讯网络的引入使控制系统的信息传输模式发生了根本性变化,是近十年来控制领域的研究热点。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。本方向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,重点开展(1)网络环境下工业生产过程一体化运行优化控制系统的建模;(2)网络环境下数据采集、传输与处理过程的机理分析与描述;(3)网络环境下工业生产过程一体化运行控制系统稳定性与性能指标分析;(4)网络环境下系统数据信息的传输机理特征研究及数据的预测与补偿;(5)复杂工业生产过程系统的网络一体化运行优化控制系统的建模;(6)网络环境下一体化运行优化控制系统的控制器设计。目前本方向在国际著名权威期刊上发表研究论文30余篇,SCI他引2000余次;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。

自主导航与智能控制方向特色与优势:自主导航是国防军工领域的核心技术,是新一代武器系统,尤其是战略武器系统战场生存和打击能力提升的基础;面向我国产业转型升级,实现国家“中国制造2025”规划和“互联网+”的核心。本方向以解决基础性、关键性技术为目标,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。在自主导航领域,重点开展:(1)动态测试与试验设备、测试与试验方法和数据处理技术研究;(2)基于惯性的卫星、天文、地理信息、仿生等多源导航技术研究;(3)微半球谐振陀螺及系统技术研究;(4)谐振式光子晶体光纤陀螺技术研究。在智能控制与智能系统领域,重点开展:(1)同构/异构系统智能协同控制理论及其在无人系统中应用研究;(2)智能制造系统技术开发。建设国际一流的研究团队和实验装备,培养具有国际视野和领导才能的高端人才,保持本单位在行业内的技术领先优势,实现技术成果产业化。

生物医学检测与图像处理方向特色与优势:该方向属新兴交叉学科方向,是国内外自动化领域的一个新兴热点方向。“生物医药及高性能医疗器械”是“中国制造2025”十大重点发展领域之一,明确提出:提高医疗器械的创新能力和产业化水平,重点发展影像设备、医用机器人等高性能诊疗设备,全降解血管支架等高值医用耗材,可穿戴、远程诊疗等移动医疗产品。契合国家需求和国际发展,重点开展(1)高性能医学超声检测与诊断方法研究;(2)高速铁路新型声发射伤损检测技术研究;(3)无线手持和穿戴式超小型化超声成像系统研究;(4)航天员超声医学集成检测方法研究;(5)高光谱隐性飞行器及空间垃圾探测技术研究;(6)系统可靠性与故障诊断方法研究;(7)智能检测与成像技术研究。本方向优势是利用超声检测、图像处理、系统控制技术,实现生物医学信息检测、处理及诊断,将理论方法与应用技术紧密结合,解决航天、民用工程中的科学问题,并逐步向专科化、微型化、穿戴化、远程化、智能化方向发展。

汽车电子控制理论及方法方向特色与优势:该方向将在车辆动力学与控制、新能源汽车能量优化与控制等研究基础上进一步解决未来汽车分布式控制和智能化控制问题,研究复杂系统建模与高精度运动控制方法,主要研究方向包括:(1)高性能车辆动力学控制,研究具有更高性能的电气化底盘协同控制方法;(2)电动汽车分布式协调控制,研究电动汽车动力系统能效优化与协调控制方法;(3)汽车智能化控制,研究未来汽车在车联网形势下的自主驾驶和车辆间协同控制方法。

5.学生国际交流、留学项目

专业建立了中澳联合实验室和美国密歇根大学海外学术基地,与美国、俄罗斯、瑞典、芬兰、德国、英国、澳大利亚等国家进修学生国际交流,其中交流的学校包括麻省理工学院、斯坦福大学、慕尼黑工业大学、加州大学伯克利分校、阿尔伯塔大学、北卡罗莱纳州立大学、瑞典皇家工学院等。

6.学生培养及毕业去向

自动化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。

自动化专业毕业生有65%以上可保送、考取校内外硕士研究生,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。

7.知名校友

曾在本学科就读的优秀人才既有科技战线的宋健、冯纯伯等院士,更有航天领域的栾恩杰院士、胡世祥将军等老一代领军人物,以及重大航天工程总师魏毅寅、侯建文等新一代科技精英。