黃琳(中科院院士、控制科學專家)

黃琳(中科院院士、控制科學專家)

黃琳,控制科學專家,中國科學院院士。現為北京大學力學與工程科學系教授。黃琳主要從事系統穩定性與控制理論方面的研究。給出現代控制理論中的單輸入系統極點配置定理,二次型最優控制的存在性、唯一性與線性控制律。建立輸出反饋實現二次型最優控制的充要條件,指出一般情況下該問題無解。

基本介紹

  • 中文名:黃琳
  • 國籍:中國
  • 民族:漢族
  • 出生地:江蘇揚州
  • 出生日期:1935年11月30日
  • 逝世日期:在世
  • 職業:大學教授
  • 畢業院校:北京大學數學力學系
  • 信仰:無
  • 主要成就:控制科學專家
    中科院院士
    長江學者
  • 代表作品:《系統與控制理論中的線性代數》、《穩定性理論》
人物簡介,個人成就,人生經歷,學術專著,主要論文,

人物簡介

黃琳,男,1935年11月生,漢族,江蘇揚州人。1957年畢業於北京大學數學力學系,1961年同系研究生畢業。1957年8月至2006年3月先後在北京大學數學力學系、力學系工作,1984年特批為教授。1985年9月至1986年9月,1989年3月至1989年9月和1994年12月至1995年4月三次在美國UMAS 等高校做訪問學者進行合作研究,期間曾訪問包括哈佛大學在內的多所大學進行學術交流。1990年和1996年他還對日本與澳大利亞分別進行過短期的學術訪向。2003年當選為中國科學院信息技術科學部院士。現任北京大學工學院力學與空天技術系教授。2013年9月10日,獲得北京大學第三屆“蔡元培獎”榮譽稱號。
在人才培養上做出了突出貢獻,培養的研究生中有不少已成長為國內外知名學者,其中有航天控制領域專家(神舟飛船系列控制系統副總設計師),長江學者與傑出青年基金獲得者,中國科學院1999年十大優秀博士後稱號獲得者等。
黃琳院士曾獲包括國家自然科學三等獎在內的多項獎勵。
黃琳院士兼任北京航空航天大學、浙江大學、東北大學、南京航空航天大學、華南理工大學、中南大學,南京理工大學等多所院校兼職教授或名譽教授,任中科院科學出版基金技術科學組組長。

個人成就

黃琳院士一直從事系統穩定性與控制理論方面的研究工作,早在1959年結合飛機安定性分析提出多維系統衰減時間概念並給出估計方法,該成果作為中國的兩項成果之一參加1963年第二屆國際自動控制聯合會(IFAC)學術大會;1964年就解決了現代控制理論中的一些基本問題:給出單輸入系統極點配置定理,並且給出了二次型最優控制的存在性、唯一性與線性控制律。後來又給出了輸出反饋實現二次型最優控制的充要條件,並指出在一般情況下該問題無解。1986年,首先給出了穩定多項式其凸組合保持穩定的充要條件,及利用頂點集與邊界集判斷多面體多項式族穩定的一組充分條件。隨後與美國學者一起給出並證明了分析多項式系統族穩定性的棱邊定理,有效地降低了計算複雜性,被業界譽為里程碑式的結果。與國內學者合作給出了更為基礎的邊界定理,在多項式穩定性理論中相繼提出了值映射、參數化等概念,建立了一系列重要定理,形成了一套系統的理論體系。進一步在魯棒控制前沿領域,控制器與對象同時攝動問題、積分二次約束問題、模型降階問題、非線性系統總體性質等方面指導開展了一系列研究工作,做出了有價值的成果。1993年 至1997年,主持國家八五重大基金項目《複雜控制系統理論的幾個關鍵問題》(驗收評價為優)。此外先後主持973項目子課題,攀登項目子課題,以及多項面上項目的研究任務。出版三部著作,其中《系統與控制理論中的線性代數》被評為科學出版社1984年優秀科技圖書,《穩定性理論》1996年獲國家教委優秀學術著作特等獎,2003年由科學出版基金優先資助出版《穩定性與魯棒性的理論基礎》,在該書中首次將魯棒性與穩定性這兩個基本概念統一於同一框架下,提煉與總結了相關的基礎理論成果。目前正主持基金委重點項目《非線性力學系統的控制》。目前研究興趣在航空航天中複雜運動控制、非線性力學系統的總體特性及其控制等。
黃琳院士談控制科學黃琳院士談控制科學
黃琳院士做學術報告黃琳院士做學術報告

人生經歷

黃琳出生於揚州一個知識分子家庭。童年的記憶,就是逃難,“兩三歲時,趕上日本侵華戰爭爆發,先是隨父母在泰州一帶的農村逃難,父親在戰時組建的江蘇省第一臨時中學教書,全家一起生活在農村,過著不安定的生活,在一次轉移的過程中,黃琳幾乎丟失。而後為了黃琳弟兄倆能上國小,一家人又逃亡到上海租界。”
黃琳院士做客騰訊網黃琳院士做客騰訊網
好景不長。太平洋戰爭爆發,在上海租界也呆不下去了,他們又逃難到泰興農村。
1942年下半年,黃琳一家回到了揚州。隨後父親又回到農村一臨中教書,母子三人則留在揚州。父親也只能在寒暑假冒著風險,帶著家用回來住十天半月。為了躲避日偽政權找麻煩,父母均被迫改了名字,堅持不在日偽政權下面做事,寧願過著十分清貧的生活。
當時,黃琳在城西國小讀書。1944年暑假後,因湊不齊學費。“校長對我媽說‘誰叫你們清高,不肯出來做事’。母親回來非常生氣。隨後,我們兄弟倆被迫轉學到離家較遠的城北國小。”
抗戰勝利後,媽媽的名字上了忠貞榜,登在報紙上。解放後,父親當了揚州中學的校長。
“從小,對國家的事,我看得比較重。”耳濡目染中,黃琳養成了一種正直、誠實和堅強的品格。
1953年,黃琳考入北大數學力學系。1956年,錢先生在中科院力學研究所講授“工程控制論”。當時,系裡抽調15名學生,成立一般力學組,前往聽講,黃琳就是成員之一。
“錢教授剛從美國回來,講解工程控制論,是當時世界最高水平。”黃琳說,這對他今後從事的研究,是一次極為可貴的機遇。
1957年,黃琳畢業於北京大學數學力學系。1961年在該系研究生畢業,後留校工作。
錢學森20年不忘
20世紀50年代,中國航空工業剛起步。因型號預研需要,應當時航空部門的要求,於1959年在北大成立了研究小組。當時,正在讀研的黃琳,作為成員之一,參與了大部分研究工作。此間,他提出了針對時變系統的多維系統衰減時間概念,並給出了估計方法。
1963年,在第二屆國際自動控制聯合會(IFAC)學術大會上,作為中國的兩項成果之一,黃琳的研究成果被發表,引起國際關注。
黃琳院士參觀重慶工商大學校史館黃琳院士參觀重慶工商大學校史館
“文革前,我們的控制論研究基本處於國際前列。”
研究生畢業次年,年僅27歲的黃琳,在一般力學成立大會上作了報告。對於黃琳的報告,錢學森先生作了很多肯定,並記住了這個年輕人。
20多年後,因工作需要,黃琳隨王仁院士等去拜訪錢學森。讓黃琳感到意外的是:一進門,錢先生便記起他來,“哎呀,黃琳來了,我們好多年不見了。”
“我們交往很少,但印象中的錢先生很了不起。舉例來說,錢先生在美國生活幾十年,回國上課除了XYZ之外,竟能不說一個英文單詞,這確實是常人難以做到的。”黃琳說。
1966年,黃琳參與了核潛艇慣性導航的研究。但時間不長,就因文革而被迫中止。
黃琳,男,1935年11月生,揚州人。1957年畢業於北京大學數學力學系,1961年同系研究生畢業。1957年8月至2006年3月先後在北京大學數學力學系、力學系工作,1984年特批為教授。三次赴美做訪問學者。2003年當選為中科院院士。現任北京大學工學院力學與空天技術系教授。
他一直從事系統穩定性與控制理論方面的研究工作。1993年至1997年,主持國家八五重大基金項目《複雜控制系統理論的幾個關鍵問題》。此外先後主持973項目子課題。目前研究興趣在航空航天中複雜運動控制、非線性力學系統的總體特性及其控制等。
他曾獲包括國家自然科學三等獎在內的多項獎勵。現任中科院科學出版基金技術科學組組長,兼任北京航空航天大學、浙江大學、東北大學、南京航空航天大學、華南理工大學、中南大學,南京理工大學等多所院校兼職教授或名譽教授。
婉拒美國大學課程
1969年秋,為了建設三線,黃琳所在的專業被遷往陝西漢中。“當時根本不允許帶書,很多人就這樣放棄了自己的藏書和研究成果。”黃琳硬是堅持把自己多年的藏書和資料運了過去,雖受到批評和責難,卻為以後的工作留下了寶貴的財富。
黃琳院士黃琳院士
在漢中一呆便是10年。回北京前夕,當大家歸心似箭時,他卻用兩年時間,安心整理出了3本套用線性代數講義,後來修改成專著“系統與控制理論中的線性代數”,由科學出版社於1984年出版。至今不少髙校仍然以它作為研究生的學位課教材。
剛從漢中回到北京時,一家三口,包括才三四歲的女兒,就住在十一二個平方米的房子裡。黃琳說:“一個知識分子只需要有充裕的時間,一個相對寬鬆安定的環境,能夠從事自己的研究就足夠了。”
1985年,作為訪問學者,黃琳去了美國。到了美國,對方給他推薦學一門微分幾何課程,由於當時他想得最多的是,利用美國的條件做研究工作,而這個課程的書他早已讀過,於是婉拒了對方的安排,而改為要求提供研究的合作者,對方很快就滿足了他的要求。
黃琳與年輕的美國合作者研究得到了棱邊定理等一系列的成果。其中,棱邊定理僅在SCI(科學檢索)上,引用就近300次。而他的合作者在獲得美國總統青年研究獎的材料中,有近一半正式發表在科學期刊上的論文,是他們合作的成果。
崇尚“無招勝有招”
“八五”期間,他組織領導了國家自然科學基金重大研究項目——“複雜控制系統理論幾個關鍵問題的研究”,在當時環境下,穩定了一支研究隊伍,並推進了我國複雜控制理論的研究水平。
1999年,黃琳的研究成果——攝動控制系統的分析與控制,獲得國家自然科學三等獎。
2003年11月,黃琳當選為中科院院士。這一年,他已67歲,“我只是芸芸眾生中的一員,沒有特殊的才能,只是運氣不錯,再加上人也不笨。”
黃琳說,研究者要有幾分呆氣,才能做出創造性的研究成果。他特別反對有一丁點成果就寫論文,或者把精力都花在編論文上,“這對科學的進步起不了任何作用。”
黃琳說,女兒在美國史丹福大學攻讀博士學位期間,並未發表過任何研究論文,畢業後才將她的博士論文成果送出去在美國科學院院刊上發表。與國外相比,國內逼著博士生編論文而不是搞研究。他將這種急於求成的做法比成“有點鐵就要打菜刀去賣,離十年磨一劍差得太遠”。
有博導竟然不認識自己所帶的博士生,這種事讓黃琳很憤慨。黃琳說,他招收的學生不多,要求比較嚴,特別是學風,他讓學生做的問題一般也無處可抄。這樣,在他的周圍就形成了一個學風嚴謹,且善於提出新問題進行研究的良好氛圍。
正是這種言傳身教,黃琳的學生中湧現出了一批優秀人才。其中有中國載人航天工程飛船系統及空間站系統副總設計師,長江學者與國家傑出青年基金獲得者等。
黃琳的書架上,陳列著一套金庸全集。“武俠很好啊,我曾經開玩笑說要求我的博士生入門前先讀完金庸。”黃琳興致勃勃地說,金庸的武俠小說比較脫俗,能提出新的思路,比如令狐沖的“無招勝有招”,蘊含著獨特的哲理。
發這篇報導前,黃琳剛剛參加完“智慧型電網專家院士揚州行”活動。一回到北京,黃院士便發來郵件,表示了到揚州未能與我謀面的遺憾。
其實,應該感到遺憾的是我。而且,不只是遺憾,還有慚愧。8月底,我去北京,並未約訪,直接去了北大。其時,他正要主持一個會議,但當聽說來了家鄉的記者,他推掉了會議,把一個上午的時間留給了我。而他回揚州,我竟然沒能拜訪他。
他醉心研究與授業,不屑社交。他說,科學家應甘於寂寞,“在科學上做成一件事,世界上有1000個人知道,有3個人明白,我就滿足了。”他的低調,讓我覺得,這次貿然拜訪是多么的冒險。不過,值得慶幸的是,對於家鄉記者的來訪,他說,他不能推辭。
他有著濃重的家鄉情結。儘管遠在北京,但他對家鄉的發展甚是熟悉,“精緻揚州,精緻生活,我覺得,揚州的定位就應該是這樣,地方領導的發展思路很清晰。”
當家鄉人以他為驕傲時,他也以自己是揚州人而自豪。

學術專著

[1] 黃琳,系統與控制中的線性代數,北京, 科學出版社,1984,1986, 1990.
[2] 黃琳,穩定性理論,北京, 北京大學出版社,1992.
[3] 黃琳, 穩定性與魯棒性理論基礎, 北京, 科學出版社, 2003.
獲得榮譽
《系統與控制理論中的線性代數》被評為科學出版社優秀圖書(1984)
國家教委科技進步一等獎(1995)
《穩定性理論》曾獲國家教委優秀學術著作特等獎(1996)
專著《穩定性與魯棒性的理論基礎》獲得中國科學院科學出版基金優先資助
國家自然科學獎三等獎(1999)
揚州院士黃琳八十華誕文集面世

主要論文

[1] 黃琳,鄭應平,張迪李雅普諾夫第二方法與最優控制器分析設計問題,自動化學報,1964, 2 (4): 203-218
[2] Hwang Ling, On the estimation of the decaying time, Proceeding of the 2nd congress IFAC, 576-583, 1963, Basel, Switzerland.
[3] L. Huang and C. V. Hollot, Results on positive pairs of polynomials and their application to the construction of stability domains, Int. J. Control, 1987, 46(1): 153-159
[4] A. C. Bartlett, C. V. Hollot and L. Huang, Root locations of the entire polynomials: It suffices to check the edges, Math of Control, Signals, and Systems, 1988, 1(1): 61-71
[5] Huang Lin, Chen Decheng and Luo Huageng, Approximate modeling of an elastic structure according to test date with various confidences. ACTA Mecha. Sinica, 1988, 4 (3): 248-254
[6] L. Huang and Z. Li., Fundamental theorem for optimal output feedback problem with quadratic performance criterion, Int. J. Control, 1989, 50 (6): 2341 - 2347
[7] L. Huang and L. Wang, The value mapping and parameterization approach to robust stability analysis, Science in China, 1991, 34 (10): 1222-1232
[8] Z.Duan, L. Huang, L. Wang,Robustness analysis and synthesis of SISO systems under both plant and controller perturbations, Systems and Control Letters,2001,42(3): 201-216
[9] 黃琳,系統與控制中的線性代數, 北京, 科學出版社,1984
[10] 黃琳, 穩定性與魯棒性的理論基礎, 北京, 科學出版社, 2003

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