吳宏鑫

中國空間技術研究院研究員

吳宏鑫,1939年10月8日出生於江蘇丹徒,控制理論與控制工程專家,中國科學院院士,北京控制工程研究所科技委副主任、博士生導師。現任中國空間技術研究院研究員。

1965年畢業於清華大學自動控制系。2003年當選為中國科學院院士。主要從事航天和工業領域的自適應控制和智能控制理論與應用研究。

人物經歷


吳宏鑫
吳宏鑫
1939年10月,吳宏鑫出生在江蘇省丹徒縣的一個農村家庭。不幸的是,在吳宏鑫剛剛10個月大時,父親就去世了。他的爺爺是私塾教師。他小的時候放過牛,沒事的時候就似懂非懂地聽爺爺在私塾里講四書五經。當時誰也不會想到,這個整天騎在牛背上的放牛娃,日後竟會成為一位科學家。當爺爺把吳宏鑫送進新式學校時,按年齡他該讀四年級了。
只接觸過四書五經的他和四年級的孩子們一起學習,可想而知十分吃力。但聰明聽話的吳宏鑫十分要強,經過一年努力他很快趕了上來,一舉拿到了班上的第一名。從那時起直到高中,吳宏鑫的成績一直名列前茅,是老師們喜歡的好學生。
吳宏鑫
吳宏鑫
吳宏鑫高考時,正值前蘇聯第一顆人造衛星成功發射不久,他十分嚮往航天技術,一心想報考清華大學自動控制系。當吳宏鑫如願以償,最終踏入清華自動控制系的大門時,他非常珍惜這個學習機會,全心投入這些他喜愛的課程中。
1965年大學畢業,他被分配到中科院自動化所。
1968年,中科院自動化所進行調整,一部分要劃歸航天部門管理,成為航天502所,即北京控制工程研究所。吳宏鑫幸運地加入了航天的隊伍。當時,“文化大革命”席捲全國,吳宏鑫也受到了衝擊,被關起來審查。誰知道,這次被審查的經歷,竟成為他人生的一個轉折點,讓他受益終身。
1978年,吳宏鑫終於恢復了正常的工作。
2003年,當選為中國科學院院士。

主要成就


科研成就

主要從事航天和工業領域的自適應控制和智能控制理論與應用研究。先後承擔了衛星型號任務、國家“863”課題、部重點預研課題、國家自然科學基金重點項目和工業控制等10多項國家任務和工程項目。
他在自適應控制和智能控制領域有很高的學術造詣,取得了系統的和創造性的成就。他創立的“全係數自適應控制理論和方法”是一種完整的、系統性和實用性很強的自適應控制理論和方法。
在智能控制方面,他提出的“特徵建模理論和方法”、“航天器變結構變係數的智能控制方法”和“基於智能特徵模型的智能控制方法”等,為複雜航天器和工業過程智能控制器的設計開拓了一條新的道路。此外,他還在交會對接、空間站控制及魯棒控制等方面進行了創新研究。
他的理論方法已應用於“神舟”飛船返回控制、空間環境模擬器控制、衛星整星瞬變熱流控制和鋁電解過程式控制制等九類對象400多個控制系統,特別是在“神舟”飛船返回再入自適應控制中的成功應用,其控制精度達到世界先進水平。他的“基於智能特徵模型的智能控制方法”在鋁電解控制中成功應用,鑒定會認為在鋁行業屬於國內外首創,達到國際先進水平。

人才培養

吳宏鑫培養和協助培養博士、碩士40多名,協作指導博士后14人。

榮譽表彰

吳宏鑫獲得了多項研究成果,其中獲國家發明三等獎1項,部級科技進步一等獎1項、二等獎5項,全國優秀科技圖書二等獎1項,獲國家發明專利2項。
發表主要論文70多篇,專著1部。
1988年獲首都“五一”勞動獎章,
1992年被評為航空航天部有突出貢獻專家,享受政府特殊津貼
2003年,當選為中國科學院院士。
2004年榮獲中國航天科技集團公司“航天人才培養突出貢獻獎”,多次被評為部、院人才培養先進個人。
2012年,獲得中國自動化學會控制理論專業委員會第二屆“傑出貢獻獎”。

因禍得福


吳宏鑫
吳宏鑫
吳宏鑫被關起來的時候,發現自己的同屋“難友”竟是美國歸來的著名專家——502所副所長楊嘉墀先生。平白無故被關起來審查,吳宏鑫十分不服氣。他滿腹牢騷,心想一定要爭個清白。可此時他看到遭受更大冤屈的楊先生異常平靜,叫他出去交待問題就出去。雖
然挨了那麼多批鬥,楊先生依然特別想得開。吳宏鑫更沒想到的是,在被關期間,楊嘉墀先生竟一直在做衛星方案。這時候,楊先生對吳宏鑫說了一句話:“只要你自己認為自己沒有錯,別的就不要去管他,該做什麼就做什麼。
”聽了楊先生的話,看到他這樣的大專家還遭受冤屈,吳宏鑫覺得自己更沒有理由消沉和發牢騷。接下來的時間,他利用這段難得的清靜自學了英語和日語兩門語言,又學習了現代控制理論和計算機控制等新知識,把關自己的小屋變成了課堂。領導和同事對吳宏鑫很關心,不僅不批鬥他,還讓他做一些研究工作。那些年,吳宏鑫在衛星地面檢測設備方面做了很多事。
這中間,又一次偶然的機會讓他得以施展才華。一次,因為衛星發射任務要到基地出差。原先安排去的人難以成行,領導就找到吳宏鑫問他能不能去。
吳宏鑫甚至懷疑自己是不是聽錯了,自己還沒有平反,竟然有去基地發射衛星的機會給他。在這次發射任務中,吳宏鑫表現出色。當時的發射隊領導、後任五院副院長的張國富研究員說:“我發現了一個人才”,此後他一直很關心和支持吳宏鑫。
1978年,吳宏鑫終於恢復了正常的工作。此時,他面臨著選擇工作崗位的問題。“文革”之初,他的崗位是衛星方案總體組,但要不要回去呢?楊嘉墀先生給了他一個建議,建議他去搞航天器自適應控制這一國內無人涉足的新領域。

埋頭科研


什麼是自適應控制呢?吳宏鑫當時也摸不著門道,但不管怎麼說這個東西引起了他的興趣。聽說上海有一位高校的老師王家聲對此有所了解,他就跑到上海,請人家“科普”了一番。回來之後,他向楊先生作了彙報。楊先生又說:搞這個工作要做好兩個心理準備。
吳宏鑫
吳宏鑫
第一,至少要準備坐10年冷板凳,這10年獨自研究沒有人理你,單位也不會重視你;第二,你搞這個研究,搞航天工程的人會認為你是搞理論的,而搞數學理論的學者又會認為你是搞工程應用的,雖然暫時得不到足夠認同,但這方面的研究是未來的航天控制所需要的。此時,吳宏鑫頭腦里對自適應控制有了輪廓,做好了心理準備,他踏上了自適應控制的研究之路,成為航天部門裡研究領域相當獨特的“冷板凳”學者。
自適應控制理論和方法是控制領域中的一個熱點,它可以廣泛地應用於工業生產過程式控制制、航天地面工程式控制制和航天器控制等方面。自適應控制研究開展之初,不少人認為搞航天工程的研究所沒必要研究這些東西。但楊嘉墀先生在20世紀70年代末力主提倡開展此項研究,他說:現在的衛星沒那麼複雜,用不到這些東西,但將來的衛星一定會用得到。
正當吳宏鑫為自適應控制研究和應用進行籌劃,並開展初步研究時,又一個機會降臨了。1980年,一位歐洲的學者來北京做有關自適應控制的學術報告,邀請楊嘉墀先生參加。吳宏鑫得知很想參加,但一沒有請柬,二掏不起30元錢的費用。正發愁時,楊先生把請柬給了吳宏鑫,並為他出了費用,自己卻沒有參加。吳宏鑫懷著感激的心情參加了報告會,學到了不少東西,並在這次學術交流中大膽發出了自己的聲音。吳宏鑫還是一個小字輩,但他直截了當地提出了自己的看法。與歐洲的學者進行了溝通,這位學者認為吳宏鑫的看法有一定道理。
此後一段時間,吳宏鑫在“空間環境模擬器控制系統”中,針對參數未知、參數緩慢變化的情況,明確提出了一種“全係數自適應控制方法”。1981年,有關的論文在所內刊物上發表,引起了國內理論界的轟動。1982年召開部級鑒定會,宋健院士連續三天參加了鑒定會,到現場看試驗結果。這件事讓吳宏鑫更加堅定地繼續研究下去。1984年,吳宏鑫在自適應控制方面的發明“係數之和等於1的全係數自適應控制工程設計新方法及應用”,因其原始創新性獲國家發明獎。隨之,他也成為當時航天系統青年科技人員中的佼佼者。當時的航天部評出了最初的一批研究員,吳宏鑫以他突出的科研成果躋身這一行列,成為當時航天部系統最年輕的研究員之一。1985年,他的論文在《自動化學報》發表。
吳宏鑫在全國各地尋找“試驗田”,在天津、河北等省市的煉油廠、啤酒廠、製藥廠等企業開展了自適應控制技術研究和推廣,成果顯著。
吳宏鑫
吳宏鑫
一次,吳宏鑫到石家莊一家啤酒廠去,該廠應用了他的控制方法,效果很好。一位工人看他在車間里了解情況,悄悄地對他說:“你不知道,這是北京一個姓吳的教授給我們搞的,特別管用。”吳宏鑫聽了,開心地笑笑,沒有說話。他的“全係數自適應控制理論和方法”,在此後20多年的應用與研究中不斷完善,系統性和實用性得到加強,形成了一套完整的自適應控制理論和方法,並在航天與工業過程式控制制中得到了廣泛應用。
吳宏鑫另外的研究重點是智能控制領域。在航天方面,他與學生們提出了“基於對象特徵模型描述的黃金分割智能控制方法”等項目,達到了國際先進水平,獲得了兩項國家發明專利。在工業控制方面,針對鋁電解項目提出的“基於智能特徵模型的智能控制方法”,已使貴州鋁廠年增效益500多萬元,在鋁行業屬於國內外首創,目前正向其它企業推廣應用。
神舟五號”載人飛行圓滿成功后,中國空間站的發展得到了廣泛關注。“交會對接”這個名詞被越來越多地提及。其實早在1989年,航天專家屠善澄先生就提出要開展交會對接的預先研究。吳宏鑫參與了預研,針對交會對接預研項目與他人合作提出了“非線性黃金分割自適應控制”,得到了“863計劃”空間站技術專家組的褒揚。

成就事業


吳宏鑫
吳宏鑫
對吳宏鑫的採訪結束之後,他幾次對記者說:“寫文章不能只是宣傳某個人,而要有更深的意義和價值。這些年做研究工作,我有兩點感觸:第一,對工作,我認為做好預研是發展航天的前提;第二,對個人,我深深體會到一個人要取得成績,必須要有集體和他人的支持。”對第二點,吳宏鑫更是深入地談了他幾十年來的經歷,談到了他對領導、同事、學生及學術前輩的感恩之情。
“文化大革命”期間,出身不好的吳宏鑫能夠相對平穩地度過那段“非常時期”,並在學習研究上取得進展,領導和同事的保護起了很大的作用。當全國上下批鬥成風的時候,知識分子眾多的科研單位更是“重災區”。當時,有關方面要求以工程組為單位,對所謂的“批鬥對象”進行批鬥。
當其他組行動起來的時候,吳宏鑫所在的工程組卻沒有動靜。上面派人過來,指示要對吳宏鑫專門批鬥,這時擔任工程組負責人的全良、施啟宣等同事說:“我們不了解他的情況,所以不能批鬥。”當針對吳宏鑫的大字報貼滿牆壁時,工程組長不想讓他的情緒受到環境的影響,就替他從食堂把午飯打回辦公室。在那個年代,這些舉動讓吳宏鑫感到溫暖。這樣,雖然吳宏鑫在“文化大革命”中不可避免地遭受衝擊,但在領導和同事的幫助保護下,獲得了難得的可以安心學習工作的環境。在推廣自適應控制的過程中,他得到了所在工程組和研究室的全力支持。沒有他們的支持,自適應控制在實際工程中的成功應用將是難以想象的。
此外,吳宏鑫認為他的學生給予了他不少幫助。比如在理論上解決了多年難題的博士生解永春、在多個系統成功應用自適應控制理論和方法的胡軍博士以及擅長實際工程的博士生王迎春。他們雖然是師生關係,但在學術上又是並肩探索的同路人。
吳宏鑫認為他的成長進步,和楊嘉墀、屠善澄等前輩的提攜指導密不可分。當他擔任博士生導師之後,許多老前輩到上一級部門工作,這時502所的其他專家又給予了他無私的支持。比如502所的資深專家呂振鐸研究員,為吳宏鑫講解衛星的有關知識,他自己卻因年紀已大,沒有申報“博導”這個頭銜。吳宏鑫說:“雖然‘博導’的頭銜給了我,但在呂振鐸老師的面前,我卻是一個名副其實的學生。”

人物論文


【已發表論文】
雷擁軍吳宏鑫。雙柔性機械手搬運剛性物體的協調控制研究[J].中國空間科學技術,2006,26(5):29~
孫多青吳宏鑫。四階時變離散系統的一致漸近穩定性[J].控制理論與應用,2006,23(6):845~
雷擁軍吳宏鑫。一類歐-拉系統的全係數自適應控制研究[J].控制與決策,2006,21(6):606~
孫多青吳宏鑫。多變數線性時變系統的特徵模型及自適應模糊控制方法[J].宇航學報,2005,26(6):677~
雷擁軍吳宏鑫。基於多變數特徵模型的機械手自適應控制[J].宇航學報,2005,26(4):410~
王曉磊吳宏鑫。撓性航天器振動抑制的自適應方法及實驗研究[J].宇航學報,2005,26(3):275~
王佐偉吳宏鑫。一種組合自適應模糊控制方法及其在月球探測車上的應用[J].宇航學報,2005,26(1):1~
師五喜霍偉吳宏鑫。基於特徵模型的柔性結構直接自適應模糊預測控制[J].控制理論與應用,2005,22(5):677~
王佐偉吳宏鑫。非線性離散時間系統的自適應模糊補償控制[J].控制與決策,2005,20(2):147~
王穎吳宏鑫解永春。空間交會停靠視線制導控制方法[J].控制工程(北京),2005,(4):19~
師五喜霍偉吳宏鑫。一類未知非線性離散系統的直接自適應模糊預測控制[J].自動化學報,2004,30(5):664~
王平李鐵壽吳宏鑫。線性周期系統特徵指數的配置[J].自動化學報,2004,30(4):530~
邱志成謝存禧張洪華吳宏鑫。壓電柔性機械臂的主動振動控制研究[J].機器人,2004,26(1):45~
孫多青吳宏鑫。三階時變離散系統的一致漸近穩定性[J].宇航學報,2004,25(5):502~
張錦江李季蘇吳宏鑫。用單框架控制力矩陀螺的大型航天器姿態控制系統實物模擬研究[J].宇航學報,2004,25(4):382~
王佐偉吳宏鑫。月球探測車轉向系統動力學建模與分析[J].中國空間科學技術,2004,24(3):14~
孫多青吳宏鑫。多變數線性系統的特徵模型及控制方法[J].航天控制,2004,22(6):4~
王穎吳宏鑫解永春。基於視線制導的交會停靠控制方法[J].航天控制,2004,22(6):21~
郭健陳慶偉胡維禮吳宏鑫。基於小波網路的一類非線性系統穩定最小方差控制[J].控制與決策,2004,19(6):637~
邱志成謝存禧吳宏鑫。壓電撓性板的H∞魯棒控制[J].系統模擬學報,2004,16(8):1816~

社會任職


人物評價


近20年來,他最大的貢獻之一是培養出了一批嶄露頭角的學生。20世紀80年代中期,他就開始為研究生授課,他的學生在航天領域的貢獻有目共睹。他曾這樣鼓勵學生放開手腳做事:“你們儘管去干,干好了是你們的,干不好是吳老師的。”在高級人才潮湧國外的時代,他的學生絕大多數都留在國內,在自己的領域有所建樹。他曾語重心長地對學生說:“到國外去不回國,無非是打工,除了錢多一點,不能為自己祖國服務。到國外可以學習一些先進技術,如果學好后回國工作,你們會有更多的收穫。這樣,你們是為自己祖國的航天事業做出貢獻,會感到非常自豪。”
他做的事情算不上驚天動地,他的經歷曲曲折折,他總是抱著一顆平常而執著的心待人、處世、做研究。採訪過吳宏鑫,我想院士這兩個字並不只是智慧的象徵,更是一種精神、一種態度。他青春年少時,正值前蘇聯第一顆人造衛星上天,這件事點燃了他學習航天技術,報考清華大學自動控制系的激情,並如願以償。從此他與航天事業結下了不解之緣。
“文化大革命”期間,他受到衝擊,與著名科學家楊嘉墀關在一起。這段經歷,讓他從楊先生身上學到了很多,讓他受益終身。
雖然在航天工程部門工作,但他的研究內容卻具有不少純理論色彩,而搞數學理論的人又認為他是搞工程應用的。這個特點讓他成為一位獨特的行走於理論與工程應用中間的“預研”院士。
2003年,中國科學院新當選了58名院士。其中,中國航天科技集團公司有3人當選,63歲的吳宏鑫研究員名列其中。航天系統的院士,大多是火箭、衛星的設計師,令世人矚目的航天型號讓他們的名字為人熟知。相對而言,吳宏鑫院士卻顯得默默無聞、鮮為人知。
幾十年來,為了航天控制技術的發展,他埋頭自適應控制和智能控制理論與應用研究,是個對理論與實際工程均有涉足的預研學者。例如他創立的“全係數自適應控制理論和方法”和“特徵建模”、“航天器變結構變係數的智能控制方法”、“基於智能特徵模型的智能控制方法”等,對航天工程式控制制和工業領域控制技術的發展具有重要的理論意義和實用價值。這些理論和方法,正被應用或準備應用到諸多領域中。