柴天佑-中國工程院院士
柴天佑,IEEE Fellow,IFAC Fellow。1985 年于東北工學(xué)院獲工學(xué)博士學(xué)位,并留校任教。1988 年被晉升為教授,1990 年成為博士生導(dǎo)師。東北大學(xué)自動化研究中心主任。國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973 計劃) 項目首席科學(xué)家。曾任國際自動控制聯(lián)合會(IFAC)技術(shù)局成員及 IFAC 制造與儀表技術(shù)協(xié)調(diào)委員會主席(1996—1999)。2003 年當(dāng)選為中國工程院院士。
長期以來從事智能解耦控制、自適應(yīng)控制、過程工業(yè)綜合自動化等領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)和工程技術(shù)的研究,先后主持與完成國家 973 重點基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學(xué)重點基金、863 高技術(shù)計劃、國家攻關(guān)計劃、國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項以及企業(yè)重大自動化工程等 30 多項科研項目,取得多項系統(tǒng)性創(chuàng)新成果。提出了多變量自適應(yīng)解耦控制理論與方法,與智能控制、計算機(jī)集散控制技術(shù)相結(jié)合,主持研制出智能解耦控制技術(shù)及系統(tǒng);提出了以綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的全流程混合智能優(yōu)化控制方法, 主持研制了混合智能優(yōu)化控制技術(shù)及綜合自動化系統(tǒng),并成功應(yīng)用于鋼鐵、選礦、有色、電力等行業(yè),取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。獲國家科技進(jìn)步獎二等獎 3 項,省部級特等獎、一等獎 10 項;2007 年獲 IEEE 系統(tǒng)控制協(xié)會頒發(fā)的控制研究杰出工業(yè)成就獎,2002 年獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎,2003 年獲遼寧省科技功勛獎。發(fā)表論文被 SCI 收錄
80 余篇,EI 收錄 200 余篇,ISTP 收錄 80 余篇。出版專著 2 部。應(yīng)邀在IFAC、IEEE 的國際會議上作大會特邀報告 20 余次。創(chuàng)建了東北大學(xué)自動化研究中心,并使之成為國家工程技術(shù)研究中心。培養(yǎng)建設(shè)了一支年輕的研究隊伍,共有 10 余名博士后出站,70 余名博士生獲得博士學(xué)位,200 余名碩士生獲得碩士學(xué)位。獲得全國五一勞動獎?wù)录叭珖冗M(jìn)工作者。
做一個“最勤奮的人”
從東北大學(xué)北門步入校園,沿著知行路直行約500米,道路西側(cè)一座具有濃郁俄式風(fēng)格的建筑映入眼簾。潔白的大理石門廊, 暗灰的五層主體建筑, 相互映襯, 相得益彰,莊重典雅,高端大氣。中國智造的超強(qiáng)大腦——流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室,就坐落在這座樓館之內(nèi)。
創(chuàng)建和領(lǐng)導(dǎo)這個國家重點實驗室的, 就是中國工程院院士柴天佑教授。在 30 多年時間里,他將一個名不見經(jīng)傳的小小研究室,“變”為一個在國內(nèi)外自動控制理論和應(yīng)用領(lǐng)域頗具影響力的國家重點實驗室。
柴天佑在辦公室(一)
歲月無言,柴天佑的經(jīng)歷默默地向人們證明了一個“有志者事竟成”的古訓(xùn)。
柴天佑從小就對知識有著濃厚的興趣,當(dāng)一個科學(xué)家是他兒時的夢。小學(xué)和初中,他是伴隨著鮮花和榮譽長大的。1963 年,他以優(yōu)異的成績考入了遼寧省實驗中學(xué),這在當(dāng)時,相當(dāng)于拿到了進(jìn)入高等學(xué)府的“入門證”。可是, 就在他修完高中學(xué)業(yè),準(zhǔn)備躊躇滿志地去實現(xiàn)他的科學(xué)夢的時候,他卻被歷史的旋渦卷進(jìn)一個區(qū)屬小廠當(dāng)了工人。
在工廠,簡單的勞動并沒有消磨掉他求知的渴望。他一面學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識, 一面熱衷于廠里的技術(shù)革新。一位與柴天佑一起工作過的老工人說:“柴天佑這小伙子在我們廠子里車、鉗、鉚、電、焊都干過,他干活肯吃苦,肯動腦子,干啥像啥,是廠里的技改能手?!庇捎诩夹g(shù)上內(nèi)行,他歷任車間技術(shù)副主任、車間主任、技術(shù)副廠長、廠長,并被評為“沈陽市技改積極分子”“沈陽市先進(jìn)科技工作者”。
1977 年,高考制度恢復(fù)。已近而立之年的柴天佑按捺不住內(nèi)心的喜悅和激動,不顧許多人的勸阻,毅然放棄了廠長職務(wù)和進(jìn)一步升遷的機(jī)遇,一舉即中,考入了東北電力學(xué)院。
像魚兒投入了海洋,工廠的實踐,大學(xué)夢的破而重圓,使柴天佑對知識的認(rèn)識更加深刻,對學(xué)術(shù)的追求也日益癡迷。他克服了年齡大等不利因素,以驚人的毅力和速度,完成了學(xué)習(xí)上的飛躍;他僅用兩年半時間就修完了大學(xué)四年的課程,并于 1980 年考入東北工學(xué)院自控系,師從我國著名控制專家郎世俊教授攻讀碩士學(xué)位,兩年之后,他又以優(yōu)異的成績提前一年畢業(yè),在郎教授門下攻讀博士學(xué)位,選擇了“多變量自適應(yīng)控制”作為自己的研究方向。多變量自適應(yīng)控制是世界上公認(rèn)的研究難題之一,1986 年美國自動控制“高峰會議” 確定了 7 個挑戰(zhàn)性課題,其中之首就是“多變量自適應(yīng)控制”,這是一項艱巨的任務(wù),這是一次艱難的攀登,為了突破這一科學(xué)難題,柴天佑不僅在必修課方面取得了優(yōu)異的成績,而且選修和自學(xué)了多門相關(guān)課程,并參閱了國內(nèi)外數(shù)百篇有關(guān)文獻(xiàn)。對多種控制方法進(jìn)行了理論論證,做了大量計算機(jī)仿真實驗, 從中尋找規(guī)律。有時,為了一個數(shù)據(jù),為了研究一種新算法,他幾十次甚至上百次地計算、試驗。他幾乎放棄了所有的節(jié)假日,從那時起,人們就公認(rèn)他是一位最勤奮的人。
一分耕耘,一分收獲。經(jīng)過幾年不懈的努力,柴天佑提出了多變量自適應(yīng)控制的新算法,建立了算法的統(tǒng)一格式,給出了算法的穩(wěn)定性和收斂性分析。其博士學(xué)位論文“多變量自校正控制器的研究”受到答辯委員會的高度評價, 被認(rèn)為是一篇極優(yōu)秀的博士論文。
1985 年,燈火輝煌的遼寧體育館,在慶祝東北工學(xué)院建院 35 周年的萬人大會上,當(dāng)柴天佑無比激動地從校長手中接過博士學(xué)位證書時,全場掌聲雷動。
“讓實踐來檢驗理論研究成果”
畢業(yè)后,柴天佑留校任教。懷著為科學(xué)事業(yè)獻(xiàn)身的崇高精神,他腳踏實地,埋頭苦干,一步一個腳印,不斷向更高的目標(biāo)攀登。三尺講壇上,他施教育人;實驗室中,他潛心科研。
培養(yǎng)一流的人才,要有一流的科研環(huán)境,而打造科研環(huán)境必須要有大量的資金投入等。靠國家撥款,要在短時間內(nèi)趕上和超過國外大學(xué)的水平是不可能的,只有創(chuàng)造條件,探索一種適合中國特點的科研機(jī)制,走出一條自我發(fā)展的道路,才能適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求,掌握競爭的主動權(quán)。
經(jīng)過深思熟慮,柴天佑決心帶領(lǐng)研究室的科研人員創(chuàng)建自動化研究中心, 在學(xué)校與社會之間架設(shè)一道橋梁,將基礎(chǔ)研究成果與應(yīng)用研究實際結(jié)合起來, 走高技術(shù)研究道路,為國家的現(xiàn)代化建設(shè)作出直接的貢獻(xiàn)。同時,將所獲得的經(jīng)濟(jì)效益再用于科研環(huán)境的提升,使研究中心的發(fā)展形成良性循環(huán)。
1992 年 5 月,當(dāng)柴天佑把東北工學(xué)院自動化研究中心的牌匾掛在高大的建筑學(xué)館前的時候,無疑是寫就了一篇新的更加雄渾的創(chuàng)業(yè)宣言,它向人們宣告:這個藏在大樓深院無人識的小小研究室,就要成為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)賽場上的重要一員了。
中心成立不久, 東北最大的火力發(fā)電廠—— 清河發(fā)電廠的“1~4 號 10 萬千瓦發(fā)電機(jī)組弱電控制系統(tǒng)”技術(shù)改造項目向社會招標(biāo)。消息傳來,柴天佑感到機(jī)會來了。
在由 15 名專家組成的招標(biāo)答辯會上,柴天佑創(chuàng)造性地提出利用集散控制方法,采用光纜通信并結(jié)合智能控制技術(shù),以解決過去采用弱電進(jìn)行控制容易出現(xiàn)故障、造成停電的技術(shù)難題,并進(jìn)行了有理有據(jù)的論證,終于依靠自身的實力,戰(zhàn)勝了各路競爭對手,一舉中標(biāo)。1993 年 5 月 14 日,清河發(fā)電廠 1~4號機(jī)組計算機(jī)集散控制系統(tǒng)一次并網(wǎng)發(fā)電成功,正式投入使用。有關(guān)權(quán)威人士評價說:“這項工程又填補了我國采用計算機(jī)集散控制技術(shù)控制大型火力發(fā)電機(jī)組的一項空白?!?005 年,柴天佑院士結(jié)合豎爐、磨機(jī)等企業(yè)常用耗能設(shè)備的特點,圍繞運行反饋控制結(jié)構(gòu),在國際上首次提出了運行反饋控制、控制器驅(qū)動模型和虛擬未建模動態(tài)的新概念,并組織丁進(jìn)良、吳永建、岳恒等骨干力量開始進(jìn)行深入研究。2007 年,柴天佑院士憑借在控制領(lǐng)域取得的突破性成果,在新加坡召開的 IEEE Multi-conference on Systems and Control 國際會議上獲得首屆國際控制研究杰出工業(yè)成就獎,并應(yīng)邀作一小時大會報告。
柴天佑
理論成果只有應(yīng)用于生產(chǎn)實踐才能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。柴天佑院士將科研人員分成不同的小組,分頭開始針對電熔鎂爐、磨機(jī)、豎爐、回轉(zhuǎn)窯等耗能設(shè)備展開研究。2005 年,研究中心科研人員進(jìn)駐大石橋遼寧群益集團(tuán)營聯(lián)鎂質(zhì)耐火材料有限公司,開始了在電熔鎂生產(chǎn)線上的實驗研究。2006 年在試驗爐上取得成功后,節(jié)能效果明顯。嘗到甜頭的電熔鎂企業(yè)老板又在 5 臺爐子上安裝了運行反饋控制系統(tǒng),五臺爐子很快投產(chǎn),節(jié)能增效的效果更加明顯。
柴天佑團(tuán)隊在零失誤的情況下,完成了電熔鎂爐專用智能運行反饋控制技術(shù)的研究與實踐工作,發(fā)明了針對電熔鎂爐單獨運行的特點的嵌入式控制系統(tǒng),研制了電熔鎂爐智能運行反饋控制軟件,為企業(yè)打造出一個超強(qiáng)大腦,實現(xiàn)了生產(chǎn)線的全流程控制,在自動控制領(lǐng)域樹起了東北大學(xué)的品牌。
柴天佑在辦公室(二)
奏響智能制造國際強(qiáng)音
2011 年 12 月 5 日,流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室正式揭牌,昭示著一個新航程的開啟。實驗室立足面向國家流程工業(yè)發(fā)展的重大需求,解決實現(xiàn)流程工業(yè)綠色化與綜合自動化的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題,形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)成果,為我國流程工業(yè)實現(xiàn)綠色化與綜合自動化,為由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)提供科學(xué)技術(shù)支撐。
站在新的起點,實驗室針對流程工業(yè)綠色化與自動化的重大需求和控制技術(shù)的前沿問題,開始向更高的目標(biāo)闊步前行。
鄭州鋁廠 70 萬噸拜耳法氧化鋁生產(chǎn)線研究的綜合自動化系統(tǒng)、排山樓金礦綜合自動化系統(tǒng)、山西鋁廠熟料窯控制系統(tǒng)、長春污水處理廠綜合自動化系統(tǒng)、20 萬千瓦國產(chǎn)機(jī)組鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)、元寶山發(fā)電廠進(jìn)口 30 萬千瓦發(fā)電機(jī)組、撫順鋼廠的煉鋼—精煉—連鑄—連軋四位一體合金鋼棒材新流程生產(chǎn)線、越南氧化鋁生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)、巴布亞新幾內(nèi)亞的開發(fā)施工項目…… 實驗室在柴天佑院士的帶領(lǐng)下不斷挑戰(zhàn)新項目,取得新成果,在冶金、電力、環(huán)保等行業(yè)建立了一批用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的成功范例。
多年來,東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動化國家重點實驗室在柴天佑的帶領(lǐng)下,面向國家流程工業(yè)高效化與綠色化的重大需求,開展基礎(chǔ)研究與前沿高技術(shù)研究,在大型全流程生產(chǎn)線成功建立節(jié)能降耗效果顯著的綜合自動化示范系統(tǒng),為工業(yè)化和信息化深度融合樹立了典型示范。
實驗室依托教育部國際合作聯(lián)合實驗室、遼寧省“一帶一路”聯(lián)合實驗室、國家留學(xué)基金委創(chuàng)新人才國際合作培養(yǎng)項目和 2 個學(xué)科創(chuàng)新引智基地
(111 計劃)開展廣泛而深入的國際交流與合作。引智基地的 Frank Lewis 教授獲 2019 年國際科技合作獎。
近年來,實驗室與國際合作單位聯(lián)合承擔(dān)科技部戰(zhàn)略性國際科技創(chuàng)新合作重點專項等項目 30 余項。實驗室成員應(yīng)邀在 IFAC 和 IEEE 等系列國際會議作大會特邀報告近百次;國際合作成果榮獲國際科技合作獎和中國政府友誼獎。
2019 年起,實驗室還創(chuàng)辦了“工業(yè)人工智能國際會議(IAI)”,旨在推動深入國際交流和領(lǐng)域發(fā)展。
實驗室研究成果獲得國際權(quán)威專家的高度評價。國際控制領(lǐng)域最高學(xué)術(shù)組織 IEEE 控制系統(tǒng)協(xié)會三任主席 F. Bullo 教授、M. E. Valcher 教授和 R. Tempo 教授來訪后均在業(yè)界頂級期刊 IEEE Control Systems Magazine 上撰文贊揚實驗室:“實驗室聲譽很高,是一個真正獨一無二且令人敬佩的研究中心?!薄安窠淌谌〉玫某删驮趪H自動化領(lǐng)域不可比擬?!?/p>
(文:張蕾)
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