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控制科学

控制科学与工程是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最重要的科学理论和成就之一,控制科学以控制论、信息论、系统论为基础,研究各领域内独立于具体对象的共性问题,即为了实现某些目标,应该如何描述与分析对象与环境信息,采取何种控制与决策行为。它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义,而与各领域具体问题的结合,又形成了控制工程丰富多样的内容。

段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。到18世纪,近代工业采用了蒸汽机调速器。但直到20世纪20年代逐步建立了以频域法为主的经典控制理论并在工业中获得成功应用,才开始形成一门新兴的学科--控制科学与工程。此后,经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。在空间技术发展的推动下,50年代又出现了以状态空间法为主的现代控制理论,并相继发展了若干相对独立的学科分支,使本学科的理论和研究方法更加丰富。60年代以来,随着计算机技术的发展,许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段,显著加快了工业技术更新的步伐。在控制科学发展的过程中,模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃;由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透,形成了系统工程学科。特别是近20年来,非线性及具有不确定性的复杂系统向"控制科学与工程"提出了新的挑战,进一步促进了本学科的迅速发展。目前,本学科的应用已经遍及工业、农业。交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域,从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。

本学科的一特点,使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用,并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。例如:它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时,相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展,使本学科所涉及的研究领域不断扩大。

本学科下设五个二级学科:控制理论与控制工程检测技术与自动化装置系统工程模式识别与智能系统导航、制导与控制。各二级学科的主要研究范畴及相互联系如下。

"控制理论与控制工程"学科以工程领域内的控制系统为主要对象,以数学方法和计算机技术为主要工具,研究各种控制策略及控制系统的建模、分析、综合、设计和实现的理论、技术和方法。

"检测技术与自动化装置"是研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的一门学科。它的理论基础涉及现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学等,主要研究领域包括新的检测理论和方法,新型传感器,自动化仪表和自动检测系统,以及它们的集成化、智能化和可靠性技术。

"系统工程"是为了解决日益复杂的社会实践问题而形成的从整体出发合理组织、控制和管理各类系统的综合性的工程技术学科。系统工程以工业、农业、交通、军事、资源。环境、经济、社会等领域中的各种复杂系统为主要对象,以系统科学、控制科学、信息科学和应用数学为理论基础,以计算机技术为基本工具,以优化为主要目的,采用定量分析为主、定性定量相结合的综合集成方法,研究解决带有一般性的系统分析、设计、控制和管理问题。

"模式识别与智能系统"主要研究信息的采集、处理与特征提取,模式识别与分析,人工智能以及智能系统的设计。它的研究领域包括信号处理与分析,模式识别,图象处理与计算机视觉,智能控制与智能机器人,智能信息处理,以及认知、自组织与学习理论等。

"导航、制导与控制"是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。该学科研究航空、航天、航海、陆行各类运动体的位置。方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真,是国防武器系统和民用运输系统的重要核心技术之一。

自动控制已经成为高技术的重要组成部分。当前,我国的经济建设正在蓬勃发展,各行各业的经济效益提高和技术的进步都与本学科密切相关。因此,加强本学科的建设,更多更好地培养本学科高层次综合型人才,是我国社会主义建设的迫切需要。

一、学科概况

模式识别与智能系统是20世纪60年代以来在信号处理、人工智能、控制论、计算机技术等学科基础上发展起来的新型学科。该学科以各种传感器为信息源,以信息处理与模式识别的理论技术为核心,以数学方法与计算机为主要工具,探索对各种媒体信息进行处理、分类、理解并在此基础上构造具有某些智能特性的系统或装置的方法、途径与实现,以提高系统性能。模式识别与智能系统是一门理论与实际紧密结合,具有广泛应用价值的控制科学与工程的重要学科分支。

二、培养目标

本学科培养从事模式识别与智能系统的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

1.博士学位 应具有模式识别、信息处理、人工智能与认知科学及有关数学领域坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识;对于模式识别与智能系统主要前沿领域有深入了解;能独立开展模式识别与智能系统中有关研究方向的专题研究工作,并取得具有创造性的研究成果;学风严谨;至少掌握一门外国语,能熟练地阅读本专业的外文资料,具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。

2.硕士学位 应具有坚实的模式识别与智能系统学科的基础理论和系统的专门知识;对于模式识别与智能系统某一研究领域的进展和学术动态有较深的了解;能够熟练利用计算机解决本学科的有关问题;具有从事模式识别与智能系统中的某一研究方向的科学研究或独立担负专门技术工作的能力,并取得有意义的成果;较为熟练地掌握一门外国语。

三、业务范围

1.学科研究范围 模式识别,图象处理与分析,计算机视觉,智能机器人,人工智能,计算智能,信号处理。

2.课程设置 随机过程与数理统计,矩阵论,优化理论,近世代数,数理逻辑,数字信号处理,图象处理与分析,模式识别,计算机视觉,人工智能,机器人学,计算智能,非线性理论(如分形、混沌等),控制理论,系统分析与决策,计算机网络理论等。

四、主要相关学科

控制理论与控制工程,计算机科学与技术,信息与通信系统,电子科学与技术,生物学,心理学。

一、学科概况

导航、制导与控制学科是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。该学科研究航空、航天、航海、陆行各类运动体的位置、方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真,是国防武器系统和民用运输系统的重要核心技术之一。导航、制导与控制的发展方向是数字化、综合化和智能化。

二、培养目标

本学科培养从事导航、制导与控制系统的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

1.博士学位 具有坚实宽广的数学、力学、控制理论、信息科学、系统科学的理论基础,系统深入地掌握航空、航天、航海、陆行各类运动体的导航、制导与控制的专门知识和技术;具有在熟悉本学科国内外现状、发展趋势、关键技术的基础上创造性地从事学科前沿课题研究和担负重大工程技术项目开发的能力;能从事控制科学与工程和其它相关学科领域的高层次的教学、科研、技术开发和管理工作;至少掌握一门外国语,能熟练地阅读本专业的外文资料,具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。

2.硕士学位 具有坚实的数学、力学、控制理论、信息科学、系统科学的理论基础;系统地掌握航空。航天、航海、陆行各类运动体的导航、制导与控制的专门知识和技术;在本学科范围内有自己的见解和较强的应用能力;能从事控制科学与工程和其他相关学科领域的高层次的教学、科研、技术开发和管理工作;较为熟练地掌握一门外国语。

三、业务范围

1.学科研究范围 本学科研究运动体控制系统的分析和设计,导航与制导技术,火力控制技术,计算机控制系统,智能控制及其应用,冗余技术及容错控制,对象与环境的建模与仿真,综合控制系统,导航、制导与控制系统的集成技术。

2.课程设置 矩阵论,泛函分析,数值分析,线性系统理论,随机过程与滤波,系统辨识,计算机控制系统,最优控制,运动体控制与制导系统,导航系统,火力控制技术,传感技术及应用,信息融合技术,系统建模与仿真,人工智能等。

四、主要相关学科

控制科学与工程,电气工程,计算机科学与技术,信息与通信工程,仪器科学与技术,系统科学,航空宇航科学与技术兵器科学与技术,船舶与海洋工程,交通运输工程。

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