钱学森和工程控制论：对我国航天事业发展做出了重大贡献 | 中国航天日

4月24日上午10时，2022年“中国航天日”启动仪式在线上举办。国家航天局公布的信息显示，2022年，中国空间站将完成在轨建造任务，探月工程四期、小行星探测重大任务正式启动工程研制，中国航天行星际探测不断拓展新征程。

国家航天局副局长吴艳华表示，探月工程四期今年正式启动工程研制，中国航天将坚持面向世界航天发展前沿、面向国家航天重大战略需求，陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器，开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。

今天是第七个“中国航天日”，主题是“航天点亮梦想”。中国航天日是为了纪念中国航天事业成就，发扬中国航天精神而计划设立。

而在我国航天事业发展的过程中，战略科学家钱学森所做出的贡献也不可磨灭。

2022年“中国航天日”宣传海报 来源：国家航天局

20世纪50年代初，钱学森将控制论发展成为一门新的技术科学——工程控制论，为导弹与航天器的制导理论奠定了基础，对中国的火箭导弹和航天事业的迅速发展做出了重大贡献。

培养了新中国第一代自动控制理论人才

1956年，钱学森在中国科学院力学研究所举办工程控制论培训班，向学生传授他在美国的最新研究成果。

培训班的教材就是他的名著《工程控制论》，每周集中讲课一次，整整坚持了一年全部讲完。

1999年9月，当年培训班的学员戴汝为院士接受记者采访时，曾回忆起当年的情景：“我当时分在力学所。那时侯钱学森刚刚从美国回来，任力学所第一任所长，所里大部分人也都是新中国成立后从国外回来报效祖国的。我们一到力学所正赶上学习钱学森的英文版《工程控制论》，每个星期，钱学森都要给大家讲一课。大家的学习热情特别高，有的还是从天津赶来的，就连当时的很多专家也跑去听钱先生讲课。”

绿色为《工程控制论》影印本，蓝色为英文《工程控制论》首版

自动控制理论是自动化科学技术的分支学科，自动化技术已经渗透到人类生产和社会生活的各个领域，自动化程度已经成为衡量一个国家科学技术和经济发展水平的重要标志。

自动化技术早在上世纪40年代就被引入我国，但一直到50年代中期才真正开始走上发展之路。

当时，由钱学森等一批海外归来的专家带回了先进的理论和技术，其中最著名的就是钱学森的《工程控制论》一书，它不仅是工程控制理论的重要奠基石，也为自动化科学技术的发展指明方向。

《工程控制论》中文版

在钱学森等科学家的推动下，1956年制定的《十二年科学技术发展规划》，将自动化列为重点新兴学科，并在此基础上建立了一批研究机构，培养了新一代的研究人才。

当时，一方面积极开展元件、仪表、远动技术、计算机等基础技术研制，同时也不失时机地组织新理论和新技术的跟踪，并作出了许多重要贡献。

钱学森的工程控制论首先解决了一批工程实际中的控制论问题，并在不断探索各种复杂性层次系统运动规律的基础上，密切结合我国国防和国民经济建设的需要，提出和解决了大系统、复杂系统和复杂巨系统的组织管理和控制中的大量理论和实践问题。

钱学森的《工程控制论》一书1954年在美国出版，1958年出了中文版。可以说，这本书为中国培养了一代自动控制理论的人才。

此外，在1956年9月，科学普及出版社出版了钱学森编著《从飞机导弹说到生产过程自动化》小册子，向人民群众广泛普及自动化知识。

《从飞机导弹说到生产过程自动化》首版

这本小册子通俗易懂，文图并茂，对飞机的发展过程、喷气式飞机、导弹和它的自动控制，以及自动控制在工业中的应用等几个方面进行了生动的叙述。

它告诉人们：飞机经过怎样的改进、它的速度才接近声速；又克服了什么样的困难，才能比声速飞的更快；以及飞机为什么需要发展成为自动控制的导弹等。

钱学森是中国自动控制理论的领军人物

1957年5月，钱学森和沈尚贤、钟士模、陆元九、郎世俊等科学家发起成立中国自动化学会。经过有关部门的酝酿和全国科联的商定，组成了29人的筹备委员会，钱学森为筹委会主席。

在筹备委员会的努力工作下，1961年11月中国自动化学会在天津召开了“第一次全国代表会议和学术报告会”。

会上通过了中国自动化学会章程，选举产生了第一届理事会，宣告中国自动化学会成立，钱学森当选首届理事长。

此后，中国自动化学会又于1965年7月在北京召开了第二届全国代表大会，钱学森再次当选理事长，直到1980年5月中国自动化学会在北京召开第三届代表大会，钱学森在开幕式上作了工作报告，并提议由宋健院士担任学会理事长。

事实上，中国自动化学会自1957年开始筹备以来就积极组织各种学术交流活动。

1960年3月中国自动化学会与中国科学院自动化研究所联合举办了自动化界的第一次全国性专业学术会议“第一次全国远动学学术会议”。

从那时起，学会的学术活动一直十分活跃，在1979年重新组建增设专业委员会以后，学术交流活动有了迅速的发展。

创建了中国特色的系统与控制学科体系

钱学森一贯重视学术交流。

1957年，钱学森在筹备成立中国自动化学会的同时就创办了会刊《自动化》杂志，国内外公开发行，1961年改刊名为《自动化学报》。半个世纪以来，《自动化学报》为普及自动化知识和促进自动化科学技术领域的学术交流作出了重要的贡献。

1963年，国际控制联合会（IFAC）第二届世界代表大会在瑞士巴士举行，钱学森推荐年轻学者宋健和韩京青撰写论文参加国际学术交流。

我国是IFAC的第一批成员国和发起者之一。1957年9月，中国、美国、苏联等14个国家的代表在法国巴黎举行IFAC成立大会。钱学森当选IFAC第一届理事会理事。

从1960年起，中国自动化学会多次派代表团参加每3年召开一次的IFAC世界大会。学会各相应的专业委员会和工作委员会也陆续派出代表参加IFAC的理论、计算机、空间、应用、元件和仪表、发展中国家6个技术委员会。有关的专业委员会也组织了不少代表团参加IFAC各种专题学术讨论会。1999年我国成功组织举办了第14届IFAC世界大会。

上世纪80年由宋健主持修订钱学森《工程控制论》

上世纪50年代后期到60年代前期，在绝大多数经典控制专家们还未意识到现代控制理论已在悄然发展的时候，钱学森看到了现代控制理论正在形成的发展趋势，看到了它的发展对制导和导航的重要作用，并且认识到这个新的发展方向是自动控制与数学的交叉。

他提出要有一支中国自己的控制论与工程结合的队伍，必须建立一个研究室，发展控制理论。

于是，在1961年钱学森提出由国防部五院与中国科学院共建一个控制理论研究室，设在中科院数学研究所。

钱学森的建议得到了中国科学院的支持。中科院裴丽生副院长负责组建工作，很快成立了“控制理论研究室”，设在中科院数学研究所，由数学所副所长关肇直教授任研究室主任，五院方面派出宋健博士兼任研究室副主任。

控制理论研究室成立不久，在钱学森的建议下，由关肇直、宋健共同发起，于1962年11月27日至12月3日在天津召开了全国第一次现代控制理论学术研讨班。

钱学森出席了会议并发表讲话。他提醒大家，密切注意国际上控制理论发展的同时，要研究我们导弹研制中提出的控制理论问题，强调研究理论者要了解实际问题，并形象地指出“只站在水边不够，要敢于‘下水’，善于‘下水’”。

随后，还召开了自动控制理论专业、模拟技术及远动技术等学术会议。这些学术活动不仅极大地促进了我国控制论科学的发展，而且引导一大批青年投身自动控制领域，为我国在控制科学研究方面能够走在世界的前列奠定了坚实的基础。

钱学森部分系统与控制学科著作

大系统理论是系统工程学发展的一个新阶段，大系统的理论和实践，主要是研究解决系统工程中关于事物发展过程的定量描述、模拟、预测和控制的那一部分问题。

1985年，钱学森在《大系统理论要创新》的讲话中指出，大系统理论属于技术科学，要注意利用知识和经验，并接受基础层次的系统学的指导。此外，还建议结合国家宏观社会经济问题组织交叉学科合作研究。

半个多世纪以来，钱学森组织指导我国新一代工程控制论研究人员，在工程控制系统设计方面，发展了多变量控制理论、最佳控制理论、自适应控制理论、研究了自学习、自组织系统。

在工程控制技术方面，促进了电子计算机在国防和国民经济部门的广泛采用，促使生产过程自动化向多机、机组自动化以及综合自动化发展。

当时很少有人知晓的现代控制理论，在钱学森的推动下，在国内已成为生机勃勃、并向多学科渗透的主导学科。

而由钱学森建议和推动下创建的控制理论研究室，现在已经发展成为中国科学院系统控制重点实验室，属于数学与系统科学研究的系统科学研究所。

这个实验室继承了过去的优良传统，拓宽了原有的研究领域，取得了一系列受到国际瞩目的研究成果，并培养出众多的优秀人才，有的已是活跃在国际自动控制界的知名人物。

自动控制理论未来的发展方向

随着微电子和计算机技术的迅速进步和普及，控制论和自动化技术极大地推动了技术科学的发展。

在制造业中，从计算机辅助设计与制造、数控机床，到柔性加工系统和计算机集成制造系统以及机器人的广泛进入生产线，极大提高了劳动生产率，丰富了产品的多样性。

在社会生活中，自动化装置无所不在，从通讯、金融、医疗，到各种自动化家用电器。

现代自动控制技术还极大扩展了科学研究和探测的深度和广度，开拓了靠人力不能胜任的新的科学技术事业。

半个多世纪以来，人类的科学技术活动已经深入到大洋和地层深处，进入太空和宇宙，探索微观世界和人类生命的奥秘，在极大的程度上都是得益于自动控制和测量技术。

控制论的概念、理论和方法对现代科学技术的各个方面都产生了影响，近年来还被广泛应用于研究和解决复杂的经济、社会和政治问题。

如果说人类社会文明的进步在19世纪是以实现了机械化代替体力劳动为标志，那么20世纪则是实现了劳动生产的自动化和智能化，从而扩展和曾强了人们的创新能力，极大地提高了劳动生产率，而控制论科学家和工程师为此做出了重要贡献。

系统和控制科学的飞速发展归根到底来自对复杂性和复杂系统的认识。将这种认识用于改造客观世界，人们在实践中遇到了更多的复杂性问题的挑战，并逐渐深化了对复杂系统、复杂巨系统的控制问题的认识。

因此，复杂系统和复杂巨系统应当是当前控制理论研究发展的方向，也是国际控制界近年来讨论的热点问题。

其实，钱学森早在1986年就指出了控制论和自动化在社会生产、科技进步和人类文明建设等各方面的重要作用，并把控制论纳入复杂系统和复杂巨系统研究框架的思路。

现在，国内外控制界也紧随其后掀起了一股研讨自动控制面临复杂性问题的重大挑战，亟需寻求新的思想、方法和工具的研讨热潮。从中亦可看出钱学森对控制论发展趋势的预见性，具有重要的理论和现实意义。

综上所述，毫不夸张地说，钱学森是中国控制理论的导师。继承和发扬钱学森在控制论中开创的技术科学传统，努力按照钱学森现代科学技术体系建立系统与控制学科体系，是我国控制领域的奋斗目标。

作者简介：王文华，中国核工业集团公司814厂高级工程师，钱学森研究者，科普作家。