工程控制论
上海交通大学出版社出版图书
《工程控制论》(新世纪版)2007 年1月由上海交通大学出版社出版的图书,是自动控制与系统科学领域的一部经典著作,作者钱学森。
《工程控制论》一书是钱学森先生于1954年在美国加州理工学院喷气推进中心任教时用英文发表的一本专著。1956年《工程控制论》俄文版问世;1957年德文版刊出;1958年中文翻译版正式出版。《工程控制论》汉文版是在钱学森先生的指导下,翻译英文版并且参照俄文译本略加修改和补充而成。2007年,上海交通大学出版社出版了该书的新版——《工程控制论(新世纪版)》。《工程控制论(新世纪版)》的目的是把一般性概括性的理论和实际工程经验结合起来,对工程技术各个系统的自动控制和自动调节理论作一个全面的探讨。它一方面奠定了工程控制论这门技术科学的理论基础,另一方面指出这门新学科今后的几个研究方向。
《工程控制论》是自动控制领域里中国内外引用率最高的文献之一。《工程控制论》的讲授和钱学森在科学研究及工程上的指导,奠定了中国“自动控制”研究的基础,更为中国培养了一代自动控制领域的专家。它前瞻性的学术思想获得了国际科学界的一致肯定和高度赞扬。《工程控制论》成为自动控制领域的一本经典著作,它的一些内容被纳入专业教科书,并于1956年获中国科学院自然科学一等奖
成书背景
作者背景
钱学森(Qian Xue Sen,1911年12月11日 --- 2009年10月31日),出生于上海市,浙江杭州人,中国空气动力学家,中国科学院院士、中国工程院院士,中国两弹一星功勋奖章获得者之一。1989年6月29日在美国纽约召开的1989年国际技术与技术交流大会授予钱学森“威拉德WF小罗克韦尔国际公司(Rockwell.Jr.)奖章”和“世界级科学与工程名人”、“国际理工研究所名誉成员”的称号,表彰他对火箭导弹技术、航天技术和系统工程理论作出的重大开拓性贡献。是享誉海内外的杰出科学家、中国航天事业的奠基人,他主持完成了两弹一星的研制和试验,是“两弹一星”功勋章的获得者,亦是 “国家杰出贡献科学家”荣誉称号的唯一获得者。中国著名军事家蒋百里的女婿。曾任麻省理工学院教授、加州理工学院教授,“工程控制论”创始人(1954年),为中美两国的导弹和航天计划都曾作出过重大贡献。被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。2009年10月31日早上在北京逝世,享年98岁。钱学森是享誉海内外的杰出科学家、中国航天事业的奠基人,他主持完成了两弹一星的研制和试验,是“两弹一星”功勋章的获得者,亦是 “国家杰出贡献科学家”荣誉称号的唯一获得者。
社会背景
钱学森先生曾在1950年计划回国时被滞留五年,直到1955年6月10日钱学森才得以顺利回国。但钱学森滞留之际并未因此沉沦,而是主动寻找“学术出路”。如其所言:“在这种心情的支配下,我决心要'另起炉灶’,搞一门新的学问,以便能顺利回到祖国。”由于钱学森先生滞留之际被取消所有涉密资格,因而无法参加涉密科研项目,但仍担任加州理工学院古根海姆喷气推进中心罗伯特·哥达德教授,承担研究生的教学任务。即在教学过程中,钱学森通过“边学边教边写”逐步推动研究广度和深度,最终经过近五年时间完成1篇序言和18章正文的定稿,并于1954年交由麦格劳·希尔公司(简称MHP)出版发行。
创作背景
著名的法国物理学家和数学家安培(A.MAmpère)曾经给关于国务管理的科学取了一个名字:控制论(Cybernétique)。安培企图建立这样一门政治科学的庞大计划并没有得到结果。20世纪80年代,各国之间的战争促进了另一个科学部门的发展,这就是关于机械系统与电气系统的控制与操纵的科学。诺伯特·维纳(N.Wiener)就借用安培所创造的名称“控制论”来称呼这门新的科学,这门科学却是对于现代化战争非常重要的。维纳的控制论(Cybernetics)是关于怎样把机械元件与电气元件组合成稳定的并且具有特定的性能的系统的科学,这门新科学的一个非常突出的特点就是完全不考虑能量、热量和效率等因素,在其他各门自然科学中这些因素却是十分重要的。控制论所讨论的主要问题是一个系统的各个不同部分之间的相互作用的定性性质,以及整个系统的总的运动状态。
工程控制论的目的是研究控制论这门科学中能够直接用在工程上设计被控制系统或被操纵系统的那些部分。因此,通常在关于伺服系统的书里所讨论的那些问题当然都包括在工程控制论的范围之内。但是,工程控制论比同服系统工程内容更为广泛这一事实,只是二者之间的一个表面的区别,一个更深刻的,更重要的区别在于:工程控制论是一门技术科学。而伺服系统工程却是一种工程实践。技术科学的目的是把工程实际中所用的许多设计原则加以整理与总结使之成为理论,因而也就把工程实际的各个不同领域的共同性显示出来,也有力地说明一些基本概念的重大作用。理论分析是技术科学的主要内容,它常常用到比较高深的数学工具。关于系统的部件的详细构造和设计问题在这本书里几乎是不予讨论的,关于元件的具体问题更是根本不谈的。
流体力学就是一门技术科学,它与空气动力学工程师,水力学工程师,气象学家以及其他在工作中经常利用流体力学的研究结果的人的实践是“分割”开来的。可是,如果没有流体力学家的话,对于超音速流动的了解和利用至少也要大大地推迟。因此,把工程控制论建成一门技术科学使我们可能有更广阔的眼界用更系统的方法来观察有关的问题,因而可以得到解决旧问题的更有成效的新方法,工程控制论还可能揭示新的以前没有看到过的前景,控制与导航技术已经有了多方面的发展,把理论从工程实践分出来研究,用这样一种统观全局的方法来充分地了解与发挥这种新技术的潜在力量。 
出版历史
《工程控制论》是我国著名科学家钱学森先生为世界科技领域贡献的一本经典科学著作,自出版以来已经成为世界范围内“自动控制领域中引用率最高的著作”。《工程控制论》先后有三个版本的出版发行,即“1954年英文版”、“1958年中文版”和“1980-1981年修订版”。其实,《工程控制论》并非钱学森的学术初心,1954年英文版实为“另起炉灶”之作;1958年中文版作为学术“回流”,无疑助力了新中国科技事业的发展;而当1980-1981年修订版以钱学森和宋健合著的形式再现学术界时,其研究体系已经全面地“提质升级”。以历史视角考察三个版本的形成过程,可以廓清钱学森科学思想的发展历程以及蕴含其内的创新精神所具有的价值。以史为鉴,由此激励当下科技工作者从中获取历史启示,从而为新时代科技创新事业作出积极贡献。
英文版《工程控制论》
1954年《工程控制论》英文版的出版,是“历史偶然”和“历史必然”的结合。钱学森先生曾在1950年计划回国时被滞留五年,直到1955年6月10日钱学森才得以顺利回国。但钱学森滞留之际并未因此沉沦,而是主动寻找“学术出路”。如其所言:“在这种心情的支配下,我决心要'另起炉灶’,搞一门新的学问,以便能顺利回到祖国。”钱学森先生选择了工程控制论作为新的研究对象,并于1947年提出著名的技术科学思想。技术科学思想的核心观点是科学理论和工程实际的结合,其结合点就是工程实践经验的理论化,即能以数学计算解决工程实践问题。技术科学的目的是把工程实际中所用的许多设计原则加以整理与总结,使之成为理论,因而也就把工程实际的各个不同领域的共同性显示出来而且也有力地说明一些基本概念的重大作用。
由于钱学森先生滞留之际被取消所有涉密资格,因而无法参加涉密科研项目,但仍担任加州理工学院古根海姆喷气推进中心戈达德教授,承担研究生的教学任务。即在教学过程中,钱学森通过“边学边教边写”逐步推动研究广度和深度,最终经过近五年时间完成1篇序言和18章正文的定稿,并于1954年交由麦格劳·希尔公司(简称MHP)出版发行。
《工程控制论》的出版引起世界科技界广泛关注,英国培格曼出版社以及《英国皇家航空学会期刊》《本机械学会志》等纷纷刊登书讯。著名华裔科学家李耀滋曾评价说:“钱学森原是流体力学的专家,他回到了CIT则用数学把控制工程加以发挥,很受专家们的钦佩。钱学森选择工程控制论还有科学报国的深层次原因。钱学森曾言:“通过在Jet PropulsionCenter 开这门课以示我已离开军事技术而已。”但工程控制论决非纯理论研究,钱学森曾说:“因为工程控制论并不是脱离实际的东西,它与生产过程自动化,与电子计算机,与许多国防问题都有着密切的关系。”正如1956年2月15日出版的英国自然》科学期刊的书评所言,这是一本“卓越”的著作,而作出此评皆因其对“生产自动化,导弹、飞机的控制都有价值”。这就是为何钱学森回国能够成为“中国导弹之父”原因所在,概因《工程控制论》凝聚着前沿科学理论。
中文版《工程控制论》
《工程控制论》英文版出版不久,苏联就以英文版为基础进行了翻译并于1956年4月由苏联国外文献出版社出版了俄文版。这是因为《工程控制论》出版之际恰逢美苏冷战时代,美国和苏联两国都在举全国之力发展导弹人造卫星以及核弹等,而苏联此举意在第一时间掌握美国科学界的最新科学成果。此后,《工程控制论》又于1957年翻译成德文版,1960年翻译成捷文版,而中国则是在1958年8月由科学出版社出版了戴汝为何善堉两人共同翻译的中文版。
《工程控制论》中文版翻译和出版之前,曾在1957 年以英文版获得“中国科学院科学奖金”一等奖。中国科学院科学奖金委员会在“建议给予一等奖”的说明中评价甚高。一方面,指出《工程控制论》作为“自动化技术的理论基础”具有的价值,即“对奠定工程控制论的理论基础,开拓今后研究的领域,是有极大贡献的”;另一方面,又突出强调《工程控制论》的实际价值,指出“不论在学术上和国民经济上都有它的重要意义”。此外,还总结出四个方面的优点:①理论严谨。②)数学运算简单明了,全部内容能被广大技术工作者接受。③本书中有些内容是作者本人的创造,是其他的书刊上看不到的。④作者指出了若干旧的理论的新应用。正因如此,钱学森先生回国不久便决定先在中国科学院讲授“工程控制论”课程,以向国内科学界传播科学新知,从而使国内科学界尽快了解工程控制研究领域的学术前沿。
但钱学森先生在讲课过程中发现,《工程控制论》英文版已经无法满足“祖国的自动化专业在党的领导下正飞速发展”的现实需求,于是决定“重写一遍”,此外“苏联因素”也是重要原因。一方面,1956年4月苏联国外文献出版社出版《工程控制论》俄文版时,由翻译者搜集并整理出苏联科学家有关工程控制论的学术成果作为附录,从而使钱学森意识到此前研究过程中忽略了苏联的研究成果。另一方面,钱学森在俄文版出版之后不久就受到苏联科学院邀请,于6月20日至7月21日前往苏联访问:其间,他前往苏联中央流体空气动力学研究院、苏联科学院力学研穷所、莫斯科大学力学实验室等17个科研机构参观并上联科学家座谈,因此对苏联在工程控制论领域的研究有了直接感受。由此两方面因素使钱学森决定有必要重新思考,因而也就有了“重写一遍”的动因。
但此后由于种种原因,钱学森先生决定请戴汝为同何善堉两位同志根据作者1956年春季在中国科学院力学研究所讲工程控制论的笔记,在译英文版的基础上加以补充”;此外,他还请两位助教将俄文版的附录翻译成中文“加注”到中文版。经两位助教花费两年多时间整理、编译和校对,《工程控制论》中文版于1958年8月由科学出版社出版。
由此可见,当《工程控制论》中文版出版之际,已非纯粹的翻译著作,而是比原先英文版具有更为广阔的学术视野。且在史实上,中文版出版后就成为中国科技和工程领域内经典的“教材级”科学著作;而从版本形成的角度看,中文版的翻译和出版是一次典型的学术“回流”对新中国科技事业的发展起到积极作用。正因如此,后来有学者研究新中国成立以来的主题出版时,便将钱学森的《工程控制论》中文版定性为“建设社会主义国家的主题出版”。然而钱学森却一直未曾放弃“重写一遍”《工程控制论》的学术凤愿,并终究在20多年之后得以实现。
修订版《工程控制论》
钱学森先生晚年通过学术研究取得众多成果,其中就包括修订《工程控制论》。1963年钱学森就曾组织人员进行过修订,且经过两年多时间完成修订稿。但未能顺利出版,幸而钱学森秘书王寿云妥善保管了大部分修订稿。1977年钱学森决定以王寿云保管的修订稿为基础重启修订工作,并组织了包括宋健、于景元、林金、郭孝宽、唐志强以及王寿云等人在内的学术团队“集体攻关”。学术团队按照预案原定计划用一年时间完成修订工作,但修订从“立项”到“结项”最终历时近五年。这主要是因为修订版扩大了研究的范围和深度,比英文版和中文版新增了五章的篇幅,使其在体量上扩容为上、下两册而增加了修订的工作量。但更重要的是,此次修订决非简单的体量扩容,而是整个研究体系的一次“提质升级”从系统工程视角看,整个修订过程可以分为以下四个阶段。
第一个阶段是学术讨论,即由钱学森先生和学术团队成员按照学术民主和学术集中相结合的原则,对修订立意、目的和方法作充分探讨。钱学森不仅负责思路“抓总”,而且将学术讨论贯穿修订始终,从而充分吸收学术团队中每个成员的“专家意见”,集思广益。第二个阶段是分工执笔,即由学术团队成员根据各自分工执笔。钱学森承担新序和部分新增章节的撰写工作。尤其是新序《现代化、技术革命与控制论》充分体现了修订初衷,亦是钱学森科学思想发展万程上一篇重要文献。第三个阶段是统稿修改,即由宋健负责统稿工作并广泛征求学界反馈意见;书稿的插图和各章参考文献便由王兰完成,且其还搜集了国内科技界自1949年以来有关工程控制论的研究成果目录作为附录。第四个阶段是出版发行,即由科学出版社负责书稿的编辑以及出版和发行。最终经过学术团队和出版社的共同努力,完成了《工程控制论》修订版的修订、编辑、出版和发行。
钱学森先生晚年“退居二线”后仍要修订《工程控制论》,根本原因仍在于钱学森创新精神的内在驱动,尤其是改革开放之后世界科技和工程研究成果涌人国内,使其意识到中国在控制领域已经落后世界先进水平,有必要与时俱进,通过修订追赶世界科技前沿,例如数字计算机人工智能等。但更重要的是,钱学森由此挖掘和培养出几位优秀的青年学者,可以说,钱学森通过修订《工程控制论》完成了一次“学术传承”。
内容结构
《工程控制论》的目的是把一般性概括性的理论和实际工程经验很好地结合起来,对工程技术各个系统的自动控制和自动调节理论作一个全面的探讨。它一方面奠定了工程控制论这门技术科学的理论基础,另一方面指出这门新学科今后的几个研究方向。
钱学森的《工程控制论》(英文版)在1954年应运而生。它包括18章,其篇幅按1958年的中译本计为33万字,其内容特点可概括如下:
面向工程应用的理论
书中指出,控制论(Cybernetics)一词,安培曾于1845年用于描述一种关于国务管理的科学;工程中广泛应用的古典(伺服)控制系统理论(1930~1940年)是关于机械系统与电器系统的控制与操纵的科学;维纳控制论(1948年)则是一种较为普遍的关于动物体和机器的控制与通讯的科学;钱学森进而将控制论的主要问题概括为“一个系统的不同部分之间相互作用的定性性质,以及由此决定的整个系统总体的运动状态”的研究;而工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分,它除了应当包括伺服系统工程实际的内容之外,更深刻更重要的在于作为技术科学,应把工程实际中各种原理方法整理总结成为理论,以显示其在不同领域应用中的共性,以及许多基本概念的重要作用,它的重点在于理论分析,而不是系统部件的详细构造和设计问题。作为技术科学,工程控制论使我们可能以更广阔的眼界、更系统的方法来观察有关的问题,从而得到解决老问题更有效的新方法,并揭示新的前景。
《工程控制论》是自动控制理论的思想基础和方法学基础,自动控制理论都是由《工程控制论》衍生而来,《工程控制论》是自动化学科或“控制科学与工程”学科的基础和核心。工程控制论的研究对象和理论范畴在不断扩大,该学科的各个方面都有了很大的发展。截至2014年,它所包含的主要理论和方法有下列6个方面:系统辨识和信息处理:用滤波、预测、相关处理、逼近等方法从噪声中分离出具有本质意义的信息以及寻求各变量之间的相互关系。模型抽象:根据实验数据用数学工具去抽象受控工程对象,精细地描述受控客体的静态和动态特性深刻地、集中地和准确地定量反映受控系统的本质特征。最优控制:以最小的代价达到控制的目的的最优控制理论,寻求以最短时间达到控制目的的最快速控制理论,解决最优控制的工程实现问题的最优化技术等。自我进化:适应控制系统、专家系统、自组织系统、基于自动决策能力的智能系统等。容错系统:冗余技术以及自诊断理论、检错纠错理论、最优备份切换理论和功能自恢复理论等。仿真技术 :物理仿真、数学仿真、验证性试验等。
承前启后
从理论结合工程实际的角度极其精炼地介绍了从应用拉普拉斯变换和传递函数概念解决线性常系数反馈伺服系统问题到非线性、变系数、时滞、多变量解耦(自治)、交流伺服、采样(离散时间)系统、自寻最佳点、噪声过滤和最速开关控制,以及自行镇定超稳定性和可靠性设计等当时最新甚至超前的研究成果。处于“古典(传递函数,频域法)”和“现代(状态空间)”控制理论的转折,起到承前启后的作用。随着工业、国防等方面不断提出新的技术需求,以及电子计算机的日益广泛应用和数学理论方法的发展,钱学森于1961年建议由关肇直、宋健等组织了现代控制理论讨论班,引导一批青年学者投身这一领域,使我国控制理论研究能较快赶上世界潮流。1980年与宋健等人共同完成的《工程控制论》中文修订版,更完整地反映了近期的进展,特别是中国学者的工作。
综合集成
钱学森在对维纳的控制论、申农的信息论、贝塔琅菲的一般系统论、冯·诺意曼的博弈论以及信息论、系统论等基本肯定的同时,也指出其简单化的倾向。书中就其精华所做的精辟概括及突出强调贯穿全书的技术科学方法论,具有重要的指导意义。特别是他明确给出控制论在系统科学体系结构中的定位以及复杂巨系统及其从定性到定量的综合集成方法论,为这类重要系统的建模、分析、运筹和控制问题提供了理论和方法论的依据。
重要意义
经典控制理论的凝练
科学的发展是由萌发经发展到丰富与相对成熟的过程,而后则需要提炼,找出最本质最核心的部分以迎接新的发展。钱先生在书中用不足50页的篇幅从Laplace变换开始将上述两个方向的工作中最核心的部分进行了叙述。是对经典控制理论主体内容很好的凝练,同时钱伯初在这本著作中还在工程允许的假设条件下通过对回路中谐波分析等物理角度的考量,讨论了也可归于经典控制理论范畴自然扩展的具时滞的系统、采样系统和交流伺服系统。
 新控制问题的阐述
控制科学是技术科学,工程问题特别是运动体控制的问题是当时推动其发展的主要动力。最早的运动体控制是用Watt发明的离心调速器来控制蒸汽机的转速,这对应经典控制理论中的调节或镇定问题,次世界大战出现的雷达和随即出现雷达与火炮系统的联合控制则对应经典控制的跟踪问题。针对这两个控制问题设计控制器构成了经典控制理论的核心,并有效地在各类工程控制问题中得到应用。到了20世纪50年代,人们对运动体包括各种发动机的要求日益多样,而使这类系统日益复杂,并不能将其都纳入到可以用单回路系统刻画与用经典控制理论方法解决。钱学森的“工程控制论”正是适应这一需求,突破了经典控制理论的框框,针对问题采用了新的描述和使用了有别于传统理论的方法。而对简单的二阶继电系统采用相平面和物理上对运动的分析所得继电器的最优开关特性的结果已经是二阶系统最速控制的结论,对这些结果从工程控制的角度进行阐述是很有意义的:对于在平稳随机过程作用下的线性系统,在介绍Wiener-Kolmogoroff的数学理论的同时还针对这类系统中发生的工程问题做了不同的讨论;他在书中阐述的具积分指标的系统的控制,这实际上已是最优控制的框架;此外他还从工程应用的角度阐述了当时刚出现不久的能适应环境的、白镇定和自寻最优工作点系统的控制。所有这些阐述和研究方法都超出了经典控制理论的范畴。
 技术科学思想的典范
技术科学的目标首先是为工程技术服务,为工程技术提供有科学基础的工程理论,进而带动和领导产业的发展,而自然科学的核心是为了理解和认识客观世界的规律。技术科学的思想在书中主要表现在:1) 该书对各类系统控制问题的阐述几乎均有实际的控制理论与方法的同时均配合以工程或物理意义的阐明,使得控制是一个与实际系统的工程和物理的实际紧密联系的动态决策的产物而不是一个简单的数学表述。这样对施加控制后对系统性能的改进就有了实际的而非纯理论的理解。2)控制科学的研究十分需要数学特别是应用数学的支撑。《工程控制论》一书涉及的数学包括:微积分、线性代数、微分方程、概率与随机过程、积分变换、超越亚纯函数按极点展开乃至变分法等。该书只对运用这些数学工具解决相关控制问题作阐述使有关研究者学会利用数学进行分析、推演,结合物理实际解决控制问题而并不关注数学基于逻辑推理的严格证明.即对研究控制的人说来会用数学工具比完全弄明白数学的严格理论更重要。基于该书的内容与特色,该书出版后的5年内便先后出现了俄文、德语、中文等的译本。
 现实的意义
从20世纪50年代中期起,随着工业生产过程的大型化、连续化、自动化:随着人造卫星导弹空间探测器的推动,要求控制高速度、高精度的复杂受控对象,使得控制系统更加复杂;这就要求解决多变量、非线性和时变系统的控制器设计问题,因此迫切需要建立新的控制理论和方法。20世纪60年代兴起的现代控制理论使控制理论的研究不再于单输入单输出系统而扩大了其理论研究和实际应用的范围。这一时期的工作由于系统模式、问题提法以及相应的性能指标的一般化与理论化,使得控制理论的数学研究获得了巨大的发展动力,并迅速成长出一门新的数学分支并在Mathematic Review这个报道数学进展的文摘刊物上作为一个独立的数学学科而占有一席之地。在这大量的理论工作中像Pontryagin最大值原理那样深刻的理论工作和具广泛应用前景的Kalman滤波理论方法毕竟还只是少数,一方面是控制理论中数学理论的深入与一般化,另一方面是控制工程由于系统、环境与性能要求的复杂化大都依靠计算机的计算和仿真,而且工程师一般也更加喜欢直观的经典控制理论与计算机技术紧密结合的PID方法,以及其他一些原因使得在一定程度上控制理论与应用的发展各自走自己的路,并不密切相关.这种理论与实际严重分离的现状有其一定的必然性,即数学家在研究控制问题时把着眼点放在数学的兴趣而不是控制工程问题的解决,使追求抽象化、一般化的理论成为时尚。但数学理论能严格证明的有应用价值的控制问题仅是浩瀚的控制领域数学问题中的个别现象,而且从现实的控制工程中提炼出可操作的理论问题并加以解决本身就是一项十分困难的任务,这就使得功底不深而体量较大的控制数学工作者转而走向另一个途径,即为已有的理论与方法配上控制系统的例子以利发表科学价值不大的“论文”,并以此造成控制理论虚假的繁荣,面对这一怪象,重温“工程控制论”的思想与处理问题的方法是十分有益的。
当今的时代特征之一是信息丰富,表现在:廉价的数字化传感器、发达的通信手段、数据化、网络化和功能强大的计算机。前4个进入系统是当今控制科学面临的新的时代特征,这一特征将带来控制科学崭新的变化,带来新的挑战和问题.解决这些问题当然需要数学,但却不能指望严格的数学理论证明能对问题的解决提供有效的帮助,而新的强大的计算机则是时代赠予当今控制科学家最有力的工具。今天发展控制科学的思想自然应该是:对新形势下控制科学与控制工程的问题,用计算机与数学结合控制系统的实际信息去加以解决。
重要影响
钱学森先生蛰伏五年,把控制论发展为一门技术科学,潜心撰写了《工程控制论》,并于1954年在美国正式出版。这本书以系统为对象,以火箭为应用背景讨论自动控制系统地揭示了控制论对自动化、航空、航天、电子通讯等科学技术的意义和影响,充分体现并拓展了诺伯特·维纳《控制论》的思想,是对控制与制导方面进行创造性论述的专著。《工程控制论》迅速引起了美国科学界乃至世界科学界的关注,相继被译为俄文、德语、中文等多种文字,赢得了国际声誉,吸引了大批数学家和工程技术专家从事控制论的研究,形成了控制科学在20世纪50年代和60年代的研究高潮。60年来正是钱老享誉国际学术界的《工程控制论》以及他的系统科学思想和方法,特别是他在领导中国“两弹一星”的成功实践中,运用、发展了这一思想和方法,继而把系统科学理论和系统工程实践推广到社会、经济、管理等各个领域,产生了深远的影响。
《工程控制论》是自动控制领域里中国内外引用率最高的文献之一。《工程控制论》的讲授和钱学森在科学研究及工程上的指导,奠定了中国“自动控制”研究的基础,更为中国培养了一代自动控制领域的专家。它前瞻性的学术思想获得了国际科学界的一致肯定和高度赞扬。《工程控制论》成为自动控制领域的一本经典著作,它的一些内容被纳入专业教科书,并于1956年获中国科学院自然科学一等奖。
《工程控制论》是自动控制理论的思想基础和方法学基础,自动控制理论皆由《工程控制论》衍生而来,《工程控制论》是自动化学科或“控制科学与工程”学科的基础和核心.工程控制论的研究对象和理论范畴在不断扩大,近20年来该学科的各个方面都有了很大的发展.
相关评价
一位美国专栏作家这样评论《工程控制论》:“工程师偏重于实践,解决具体问题,不善于上升到理论高度;数学家则擅长理论分析,却不善于从一般到个别去解决实际问题;钱学森则集两个优势于一身,高超地将两只轮子装到一辆战车上,碾出了工程控制论研究的一条新途径。”
钱学森导师西奥多·冯·卡门教授评价钱学森说:“我为你感到骄傲,你创立的工程控制论学说,对现代科学事业发展是巨大的贡献,你在学术上已经超过了我。”
中国科学院科学奖金委员会在“建议给予一等奖”的说明中评价甚高。一方面,指出《工程控制论》作为“自动化技术的理论基础”具有的价值,即“对奠定工程控制论的理论基础,开拓今后研究的领域,是有极大贡献的”;另一方面,又突出强调《工程控制论》的实际价值,指出“不论在学术上和国民经济上都有它的重要意义”。此外,还总结出四个方面的优点:①理论严谨。②)数学运算简单明了,全部内容能被广大技术工作者接受。③本书中有些内容是作者本人的创造,是其他的书刊上看不到的。④作者指出了若干旧的理论的新应用。
《工程控制论》于1954年交由麦格劳 -希尔公司(简称 MHP)出版发行。《工程控制论》的出版引起世界科技界广泛关注,英国培格曼出版社(Pergamon Press Ltd)以及《英国皇家航空学会期刊》(Joumal of the Royal Aeronautical Society)《日本机械学会志》(Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers)等纷纷刊登书讯。著名华裔科学家李耀滋曾评价说:"钱学森原是流体力学的专家,他回到了 CIT则用数学把控制工程加以发挥,很受专家们的钦佩。"
1956年2月15日出版的英国自然》科学期刊的书评所言,这是一本“卓越”的著作,而作出此评皆因其对“生产自动化,导弹、飞机的控制都有价值”。
相关丛书
创作背景
钱学森的科学成就与贡献不仅充分反映出他的科学创新精神,同时也深刻地体现了他的科学思想和科学方法。这是宝贵的知识财富和精神财富,值得认真学习和研究,为了把钱学森所开创的科学事业继续发展下去并发扬光大,中国系统工程学会上海交通大学编辑出版《钱学森系统科学思想文库》(以下简称“文库”)。
“文库”收集了钱学森在不同时期有关系统科学的主要著作和文章,包括《工程控制论》、《论系统工程》、《创建系统学》。这三本书构成了“文库”的一、二、三卷。按照系统科学体系结构,工程控制论是处在技术科学层次上,系统工程属于应用技术,而系统学则属于基础理论层次。这三卷著作集中反映了钱学森在系统科学及其不同层次上的科学成就与贡献,从中可以学习和研究钱学森的系统科学思想、系统方法、系统理论、系统技术与系统应用。这三部著作,培育和影响了几代在这个领域中从事研究工作的专家、学者。他们之中的一些同志,应邀为“文库”出版撰写了自己的研究心得与成果,将这些文章编辑成册就构成了“文库”的第四卷,即《钱学森系统科学思想研究》。
丛书信息
《工程控制论(新世纪版)》
《工程控制论(新世纪版)》的目的是把一般性概括性的理论和实际工程经验很好地结合起来,对工程技术各个系统的自动控制和自动调节理论作一个全面的探讨。它一方面奠定了工程控制论这门技术科学的理论基础,另一方面指出这门新学科今后的几个研究方向。
《创建系统学(新世纪版)》
《创建系统学(新世纪版)》集中地反映了钱学森在这一方面的学术成果。共分两篇,著述与讲话篇汇集了钱学森42篇讲话与论文,书信篇汇集了就系统学与系统科学研究钱学森致77位(组)同志的信函计130余封。附录收录了4篇论文,都是在钱学森指导下完成的,反映了他对系统学研究的思考,但他未署名。
《论系统工程(新世纪版)》
《论系统工程(新世纪版)》的著者是一个群体,因为本书中除有钱学森与他人合作写成的文章外,还按照钱学森的意愿收入了其他一些人的文章的缘故。
《钱学森系统科学思想研究》
《工程控制论》《论系统工程》《创建系统学》这三部著作,培育和影响了几代在这个领域中从事研究工作的专家、学者。他们之中的一些同志,应邀为“文库”出版撰写了自己的研究心得与成果,将这些文章编辑成册就构成了“文库”的第四卷,即《钱学森系统科学思想研究》。
参考资料
工程控制论.豆瓣读书.2023-12-09
钱学森 Xuesen Qian.豆瓣读书.2024-03-07
钱学森与控制论.同济大学CIMS研究中心.2024-03-08
..2024-03-08
..2024-03-08
钱学森系统科学思想文库.豆瓣读书.2024-03-07
目录
概述
成书背景
作者背景
社会背景
创作背景
出版历史
英文版《工程控制论》
中文版《工程控制论》
修订版《工程控制论》
内容结构
面向工程应用的理论
承前启后
综合集成
重要意义
经典控制理论的凝练
 新控制问题的阐述
 技术科学思想的典范
 现实的意义
重要影响
相关评价
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创作背景
丛书信息
《工程控制论(新世纪版)》
《创建系统学(新世纪版)》
《论系统工程(新世纪版)》
《钱学森系统科学思想研究》
参考资料