浙江大學“工業過程的控制理論與總線技術及其應用研究”創新研究群體在研究方向上的主要特色是：以國家需求為目標，面向國民經濟主戰場，研究自動化理論與尖端技術，實現理論與應用緊密結合，并促進實現自動化高新技術產業化。該創新群體在相關研究方面取得了豐碩成果，發表了一批具有重要學術影響的論文論著，并研究開發了一批關鍵核心技術，在國內外具有較高的影響力。群體主要成員有：褚健、蘇宏業、曹一家、榮岡、金建祥、王樹青、吳俊、毛維杰、馮冬芹、王寧。
創新群體的由來“水到渠成”
現代工業過程正向復雜化、高速化、大型化方向發展,節能、降耗、安全、環保是自動化的首要目標,而工業過程通常都有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯、不確定性、多控制目標、系統的網絡分布性等問題,給先進自動化技術的實現帶來很大困難。這些問題涉及過程控制理論、總線技術及其應用的各個方面,是該創新群體長期致力研究的目標。
“20世紀80年代后期,我牽頭設立了控制理論研究室,并于1999年建立了先進控制研究所,逐步形成了具有較大規模的穩定的研究群體。我們在發展過程中引進并吸收一批具有博士學位的優秀青年教師,給大家搭建平臺,讓有活力的年輕人充分展現才能,不讓他們為經費和梯隊操心,只為一心實現科研目標,這樣一來就激活了群體的創新思想。”在介紹創新群體的由來時,學術帶頭人褚健用平實的語言描述著一個似乎“水到渠成”的經歷。
如何為產業界搭建更好的科研平臺是創新群體一直思考的問題。圖為學術帶頭人褚健(中)在與企業方面的合作伙伴會談。
很快,該創新群體就達成了共同的價值觀,那就是:只有依靠合作與創新,才能形成面向國家目標、面向工業系統形成理論、方法、技術與應用的解決方案,才能解決過程工業中的控制與實現理論,由此形成了從理論研究到應用研究、從單項研究到系統研究、從方法創新到軟硬件開發、從學術研究到促進成果轉化的有機統一。
用“不可能”造就斐然成績
“我們十幾年團結協作在一起,樹立統一的目標,確立明確的任務,采用一致的步調,所有經費都統一使用,目前,這在高校還是很難操作的?！瘪医∽院赖卣f。
世上無難事,只怕有心人。褚健和同事們用事實證明,沒有什么是不可能的。在深入、系統的研究和共同努力下,創新群體近年來取得了多項創新性研究成果,得到國內外同行的高度認同:
在工業過程控制理論研究方面,他們首次提出了一種多變量預測函數控制算法,對其閉環穩定性、跟蹤特性、魯棒性等問題進行詳細分析,并實現成功的工程應用驗證;提出了一類雙線形系統的預測函數控制方法,在存在外部干擾的情況下,能實現對輸入信號的漸進跟蹤,對跟蹤高階信號尤其具有明顯的優勢……以上研究成果廣泛應用于實際復雜工業生產過程的控制中,應用成果獲得2002年度教育部科技進步獎一等獎。
在新的總線技術與標準方面,他們牽頭成立我國工業以太網工作組,承擔了國家標準化項目《用于工業測量與控制系統的EPA系統結構與通信標準》的制訂工作;參加了國際電工委員會IEC相關工作組,EPA被成功地接納為實時以太網的一個國際標準;研制成功的現場總線控制系統解決了工業以太網實時通信、總線供電、網絡安全等多項關鍵技術難題,申報了8項發明專利。
結合流程工業生產過程的特點和企業的迫切需求,他們將大量研究成果成功應用于典型的工業生產過程,取得了顯著的經濟和社會效益。其中,現場總線控制系統的基礎關鍵技術通過轉讓,形成達5億元人民幣的高新技術產業,部分技術填補了國內空白;先進控制理論與應用技術成果也被成功地應用于流程工業生產過程,取得了上億元人民幣的經濟效益。
致力解決工控領域的實際問題
“我們研究的問題來自工業生產實踐,有明確的應用基礎,而不是"空對空"?！弊鳛閯撔氯后w的學術帶頭人,褚健一向重視將理論成果轉化為現實生產力,并在實現產學研相結合的探索中走出了一條新路。“目前我們正與工業界和產業界合作,思考如何為產業界搭建更好的科研平臺。”
對于創新群體今后的發展,褚健等人自然胸懷大志:致力于國際前沿學術研究,解決工業控制領域的關鍵技術和問題,不以獲獎和發文章為最終目的;培養一批科研態度嚴謹、創新思想豐富、合作精神強的科研領軍人物;加強國際合作,創建自動化領域的國際一流研究基地。
在解釋創新群體為何要參與國內外實時以太網標準的關鍵技術研究和國際標準的制訂時,褚健說:“中國在標準問題上吃虧太多,我們在尖端技術研究方面落后國外太多,在面向國家需求的高新技術研究及實現產業化方面滯后太多,因此我們研究并參與制訂行業技術標準不是為了彰顯自己的研發實力,而是志在獲得能夠影響高技術產業發展的規則和話語權?！弊掷镄虚g,我們體會到的是褚健等人“建成有學術特色的控制技術基礎研究的重要基地,促進整個工業過程自動化水平的提高”的決心和信心。