控制科學與工程 又名：控制科學與工程

　　一、簡介

　　控制科學與工程是一門研究控制的理論、方法、技術(shù)及其工程應用的學科。它是20世紀最重要的科學理論和成就之一，它的各階段的理論發(fā)展及技術(shù)進步都與生產(chǎn)和社會實踐需求密切相關(guān)。11世紀我國北宋時代發(fā)明的水運儀象臺就體現(xiàn)了閉環(huán)控制的思想。到18世紀，近代工業(yè)采用了蒸汽機調(diào)速器。但直到20世紀20年代逐步建立了以頻域法為主的經(jīng)典控制理論并在工業(yè)中獲得成功應用，才開始形成一門新興的學科——控制科學與工程。

　　此后，經(jīng)典控制理論繼續(xù)發(fā)展并在工業(yè)中獲得了廣泛的應用。在空間技術(shù)發(fā)展的推動下，50年代又出現(xiàn)了以狀態(tài)空間法為主的現(xiàn)代控制理論，并相繼發(fā)展了若干相對獨立的學科分支，使本學科的理論和研究方法更加豐富。60年代以來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，許多新方法和技術(shù)進入工程化、產(chǎn)品化階段，顯著加快了工業(yè)技術(shù)更新的步伐。

　　在控制科學發(fā)展的過程中，模式識別和人工智能與控制相結(jié)合的研究變得更加活躍；由于對大系統(tǒng)的研究和控制學科向社會、經(jīng)濟系統(tǒng)的滲透，形成了系統(tǒng)工程學科。特別是近20年來，非線性及具有不確定性的復雜系統(tǒng)向“控制科學與工程”提出了新的挑戰(zhàn)，進一步促進了本學科的迅速發(fā)展。本學科的應用已經(jīng)遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、環(huán)境、軍事、生物、醫(yī)學、經(jīng)濟、金融、人口和社會各個領(lǐng)域，從日常生活到社會經(jīng)濟無不體現(xiàn)本學科的作用。

　　控制科學以控制論、信息論、系統(tǒng)論為基礎(chǔ)，研究各領(lǐng)域內(nèi)獨立于具體對象的共性問題，即為了實現(xiàn)某些目標，應該如何描述與分析對象與環(huán)境信息，采取何種控制與決策行為。它對于各具體應用領(lǐng)域具有一般方法論的意義，而與各領(lǐng)域具體問題的結(jié)合，又形成了控制工程豐富多樣的內(nèi)容。

　　本學科的這一特點，使它對相關(guān)學科的發(fā)展起到了有力的推動作用，并在學科交叉與滲透中表現(xiàn)出突出的活力。例如：它與信息科學和計算機科學的結(jié)合開拓了知識工程和智能機器人領(lǐng)域。與社會學、經(jīng)濟學的結(jié)合使研究的對象進入到社會系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)的范疇中。與生物學、醫(yī)學的結(jié)合更有力地推動了生物控制論的發(fā)展。同時，相鄰學科如計算機、通信、微電子學和認知科學的發(fā)展也促進了控制科學與工程的新發(fā)展，使本學科所涉及的研究領(lǐng)域不斷擴大。

　　二、學科關(guān)系

　　本學科在本科階段叫自動化，研究生階段叫控制科學與工程，本學科下設(shè)的七個二級學科：“控制理論與控制工程”、“檢測技術(shù)與自動裝置”、“系統(tǒng)工程”、“模式識別與智能系統(tǒng)”、“導航、制導與控制”、“企業(yè)信息化系統(tǒng)與工程”和“生物信息學”。各二級學科的主要研究范疇及相互聯(lián)系如下。

　　控制理論與控制工程

　　“控制理論與控制工程”學科以工程領(lǐng)域內(nèi)的控制系統(tǒng)為主要對象，以數(shù)學方法和計算機技術(shù)為主要工具，研究各種控制策略及控制系統(tǒng)的建模、分析、綜合、優(yōu)化、設(shè)計和實現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)。本學科培養(yǎng)從事控制理論與控制工程領(lǐng)域的研究、設(shè)計、開發(fā)和系統(tǒng)集成等方面的高級專門人才。

　　本專業(yè)方向主要研究線性與非線性控制、自適應控制、變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制、智能控制、模糊控制、神經(jīng)元控制、預測控制、推理控制、容錯控制、多變量控制、量子控制、系統(tǒng)辨識、過程建模與優(yōu)化、故障診斷與預報、離散事件動態(tài)系統(tǒng)、復雜系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)度、智能優(yōu)化與智能維護、復雜性理論研究、高性能調(diào)速與伺服、運動體導航與制導、機器人與機器視覺、多傳感器集成與融合，多自主體合作與對抗、嵌入式系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、軟測量技術(shù)、電力電子技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制與流媒體技術(shù)，以及將上述技術(shù)與方法加以集成的綜合自動化技術(shù)等。

　　模式識別與智能系統(tǒng)

　　“模式識別與智能系統(tǒng)”是六十年代以來在信號處理、人工智能、控制論、計算機技術(shù)等學科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型學科。本學科培養(yǎng)從事模式識別與智能系統(tǒng)的研究、開發(fā)、設(shè)計等方面工作的高級專門人才。

　　主要研究信息的采集、處理與特征提取，模式識別與分析，人工智能以及智能系統(tǒng)的設(shè)計。它的研究領(lǐng)域包括信號處理與分析，模式識別，圖象處理與計算機視覺，智能控制與智能機器人，智能信息處理，以及認知、自組織與學習理論等。智能控制與智能系統(tǒng)；專家系統(tǒng)與智能決策；模式識別理論與應用；智能信息處理與計算機視覺；生物信息學。模式識別、計算機視覺、機器智能的理論及應用；信號處理的理論及應用；基于信息理論和技術(shù)的生物信息學和中醫(yī)藥現(xiàn)代化；智能控制與智能系統(tǒng)的理論與應用；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)、統(tǒng)計學習理論及其在信息處理、識別與控制中的應用。

　　導航、制導與控制

　　“導航、制導與控制”是以數(shù)學、力學、控制理論與工程、信息科學與技術(shù)、系統(tǒng)科學、計算機技術(shù)、傳感與測量技術(shù)、建模與仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性應用技術(shù)學科。該學科研究航空、航天、航海、陸行各類運動體的位置。方向、軌跡、姿態(tài)的檢測、控制及其仿真，是國防武器系統(tǒng)和民用運輸系統(tǒng)的重要核心技術(shù)之一。慣性定位導航技術(shù)；組合導航及智能導航技術(shù)；飛行器制導、控制與仿真技術(shù)；慣性器件及系統(tǒng)測試技術(shù)；火力控制技術(shù)。

　　本專業(yè)方向主要研究：

　　1、運動體的精密制導、導航與控制的理論與技術(shù)；

　　2、空間探測及飛行器在軌技術(shù)研究；

　　3、天地一體化信息交互與處理技術(shù)；

　　4、智能控制及主動控制技術(shù)在飛機設(shè)計中的應用；

　　5、機載（星載，彈載）計算機及嵌入式系統(tǒng)和嵌入式應用軟件；6.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在航天仿真的應用研究；7.水聲對抗及水下航行器的制導與控制。

　　檢測技術(shù)與自動化裝置

　　“檢測技術(shù)與自動化裝置”是研究被控對象的信息提取、轉(zhuǎn)換、傳遞與處理的理論、方法和技術(shù)的一門學科。它的理論基礎(chǔ)涉及現(xiàn)代物理、控制理論、電子學、計算機科學和計量科學等，主要研究領(lǐng)域包括新的檢測理論和方法，新型傳感器，自動化儀表和自動檢測系統(tǒng)，以及它們的集成化、智能化和可靠性技術(shù)。先進傳感與檢測技術(shù)；新型執(zhí)行機構(gòu)與自動化裝置；智能儀表及控制器；測控系統(tǒng)集成與網(wǎng)絡(luò)化；測控系統(tǒng)的故障診斷與容錯技術(shù)。檢測技術(shù)研究如何將各種反映被測對象特征的參數(shù)按照一定的對應關(guān)系轉(zhuǎn)換為易于傳遞的信號，并提供給自動控制系統(tǒng)；自動化裝置涉及控制系統(tǒng)中的傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等，包括他們的集成化、智能化技術(shù)和可靠性技術(shù)。本學科培養(yǎng)從事各種檢測技術(shù)與自動化裝置的研究、開發(fā)、設(shè)計等方面工作的高級專門人才。

　　本專業(yè)方向主要研究工業(yè)自動控制裝置，系統(tǒng)可靠性評估及設(shè)計，控制系統(tǒng)的自動測試方法，數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、處理、轉(zhuǎn)換方法和相應設(shè)備，新型傳感器和儀表，傳感器數(shù)據(jù)融合理論及應用，動態(tài)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)，工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)，高速企業(yè)網(wǎng)絡(luò)組成及安全技術(shù)，新型大功率電子器件及應用，嵌入式系統(tǒng)的研究及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)。

　　系統(tǒng)工程

　　“系統(tǒng)工程”是為了解決日益復雜的社會實踐問題而形成的從整體出發(fā)合理組織、控制和管理各類系統(tǒng)的綜合性的工程技術(shù)學科。系統(tǒng)工程以工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、軍事、資源。環(huán)境、經(jīng)濟、社會等領(lǐng)域中的各種復雜系統(tǒng)為主要對象，以系統(tǒng)科學、控制科學、信息科學和應用數(shù)學為理論基礎(chǔ)，以計算機技術(shù)為基本工具，以優(yōu)化為主要目的，采用定量分析為主、定性定量相結(jié)合的綜合集成方法，研究解決帶有一般性的系統(tǒng)分析、設(shè)計、控制和管理問題。系統(tǒng)工程理2論及應用；系統(tǒng)分析、設(shè)計與集成；系統(tǒng)預測、決策、仿真與性能評估；網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、火控與指控系統(tǒng)技術(shù)；復雜系統(tǒng)信息處理、控制與應用技術(shù)。

　　自動控制已經(jīng)成為高技術(shù)的重要組成部分。當前，我國的經(jīng)濟建設(shè)正在蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的經(jīng)濟效益提高和技術(shù)的進步都與本學科密切相關(guān)。因此，加強本學科的建設(shè)，更多更好地培養(yǎng)本學科高層次綜合型人才，是我國社會主義建設(shè)的迫切需要。

　　企業(yè)信息化系統(tǒng)與工程

　　為“控制學科與工程”一級學科下清華大學自主設(shè)置的二級學科。企業(yè)信息化系統(tǒng)與工程專業(yè)方向以工業(yè)社會形成的經(jīng)濟載體—企業(yè)為對象，研究應用信息技術(shù)為其管理模式、經(jīng)營模式、產(chǎn)品設(shè)計模式、生產(chǎn)制造模式改造的相關(guān)理論、技術(shù)、方法。因此本專業(yè)方向是在綜合控制、計算機、管理與機械等學科基礎(chǔ)上產(chǎn)生的交叉學科。

　　生物信息學

　　生物信息學（Bioinformatics）是在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析的科學。它是當今生命科學和自然科學的重大前沿領(lǐng)域之一，同時也將是21世紀自然科學的核心領(lǐng)域之一。其研究重點主要體現(xiàn)在基因組學（Genomics）和蛋白質(zhì)組學（Proteomics）兩方面，具體說就是從核酸和蛋白質(zhì)序列出發(fā)，分析序列中表達的結(jié)構(gòu)功能的生物信息。

　　三、重點名單

　　擁有控制學科與工程國家一級重點學科的高校：

　　清華大學，北京協(xié)和醫(yī)學院－清華大學醫(yī)學部

　　北京航空航天大學

　　東北大學

　　哈爾濱工業(yè)大學

　　上海交通大學

　　浙江大學

　　華中科技大學

　　西安交通大學

　　國防科學技術(shù)大學

　　擁有控制科學與工程國家二級重點學科的高校（不含已擁有控制科學與工程國家一級重點學科的高校）：