控制科学与工程

　　一、简介

　　控制科学与工程是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。到18世纪，近代工业采用了蒸汽机调速器。但直到20世纪20年代逐步建立了以频域法为主的经典控制理论并在工业中获得成功应用，才开始形成一门新兴的学科——控制科学与工程。

　　此后，经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。在空间技术发展的推动下，50年代又出现了以状态空间法为主的现代控制理论，并相继发展了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。60年代以来，随着计算机技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，显著加快了工业技术更新的步伐。

　　在控制科学发展的过程中，模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃；由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透，形成了系统工程学科。特别是近20年来，非线性及具有不确定性的复杂系统向“控制科学与工程”提出了新的挑战，进一步促进了本学科的迅速发展。本学科的应用已经遍及工业、农业、交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域，从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。

　　控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。

　　本学科的这一特点，使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。

　　二、学科关系

　　本学科在本科阶段叫自动化，研究生阶段叫控制科学与工程，本学科下设的七个二级学科：“控制理论与控制工程”、“检测技术与自动装置”、“系统工程”、“模式识别与智能系统”、“导航、制导与控制”、“企业信息化系统与工程”和“生物信息学”。各二级学科的主要研究范畴及相互联系如下。

　　控制理论与控制工程

　　“控制理论与控制工程”学科以工程领域内的控制系统为主要对象，以数学方法和计算机技术为主要工具，研究各种控制策略及控制系统的建模、分析、综合、优化、设计和实现的理论、方法和技术。本学科培养从事控制理论与控制工程领域的研究、设计、开发和系统集成等方面的高级专门人才。

　　本专业方向主要研究线性与非线性控制、自适应控制、变结构控制、鲁棒控制、智能控制、模糊控制、神经元控制、预测控制、推理控制、容错控制、多变量控制、量子控制、系统辨识、过程建模与优化、故障诊断与预报、离散事件动态系统、复杂系统的优化与调度、智能优化与智能维护、复杂性理论研究、高性能调速与伺服、运动体导航与制导、机器人与机器视觉、多传感器集成与融合，多自主体合作与对抗、嵌入式系统、传感器网络、软测量技术、电力电子技术、现场总线技术、系统集成技术、网络控制与流媒体技术，以及将上述技术与方法加以集成的综合自动化技术等。

　　模式识别与智能系统

　　“模式识别与智能系统”是六十年代以来在信号处理、人工智能、控制论、计算机技术等学科基础上发展起来的新型学科。本学科培养从事模式识别与智能系统的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

　　主要研究信息的采集、处理与特征提取，模式识别与分析，人工智能以及智能系统的设计。它的研究领域包括信号处理与分析，模式识别，图象处理与计算机视觉，智能控制与智能机器人，智能信息处理，以及认知、自组织与学习理论等。智能控制与智能系统；专家系统与智能决策；模式识别理论与应用；智能信息处理与计算机视觉；生物信息学。模式识别、计算机视觉、机器智能的理论及应用；信号处理的理论及应用；基于信息理论和技术的生物信息学和中医药现代化；智能控制与智能系统的理论与应用；神经网络、模糊系统、统计学习理论及其在信息处理、识别与控制中的应用。

　　导航、制导与控制

　　“导航、制导与控制”是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。该学科研究航空、航天、航海、陆行各类运动体的位置。方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真，是国防武器系统和民用运输系统的重要核心技术之一。惯性定位导航技术；组合导航及智能导航技术；飞行器制导、控制与仿真技术；惯性器件及系统测试技术；火力控制技术。

　　本专业方向主要研究：

　　1、运动体的精密制导、导航与控制的理论与技术；

　　2、空间探测及飞行器在轨技术研究；

　　3、天地一体化信息交互与处理技术；

　　4、智能控制及主动控制技术在飞机设计中的应用；

　　5、机载（星载，弹载）计算机及嵌入式系统和嵌入式应用软件；6.虚拟现实技术在航天仿真的应用研究；7.水声对抗及水下航行器的制导与控制。

　　检测技术与自动化装置

　　“检测技术与自动化装置”是研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的一门学科。它的理论基础涉及现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学等，主要研究领域包括新的检测理论和方法，新型传感器，自动化仪表和自动检测系统，以及它们的集成化、智能化和可靠性技术。先进传感与检测技术；新型执行机构与自动化装置；智能仪表及控制器；测控系统集成与网络化；测控系统的故障诊断与容错技术。检测技术研究如何将各种反映被测对象特征的参数按照一定的对应关系转换为易于传递的信号，并提供给自动控制系统；自动化装置涉及控制系统中的传感器、变送器、控制器、执行机构等，包括他们的集成化、智能化技术和可靠性技术。本学科培养从事各种检测技术与自动化装置的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

　　本专业方向主要研究工业自动控制装置，系统可靠性评估及设计，控制系统的自动测试方法，数据信息采集、传输、处理、转换方法和相应设备，新型传感器和仪表，传感器数据融合理论及应用，动态系统故障诊断技术，工业现场总线技术，高速企业网络组成及安全技术，新型大功率电子器件及应用，嵌入式系统的研究及相关产品的开发。

　　系统工程

　　“系统工程”是为了解决日益复杂的社会实践问题而形成的从整体出发合理组织、控制和管理各类系统的综合性的工程技术学科。系统工程以工业、农业、交通、军事、资源。环境、经济、社会等领域中的各种复杂系统为主要对象，以系统科学、控制科学、信息科学和应用数学为理论基础，以计算机技术为基本工具，以优化为主要目的，采用定量分析为主、定性定量相结合的综合集成方法，研究解决带有一般性的系统分析、设计、控制和管理问题。系统工程理2论及应用；系统分析、设计与集成；系统预测、决策、仿真与性能评估；网络信息技术、火控与指控系统技术；复杂系统信息处理、控制与应用技术。

　　自动控制已经成为高技术的重要组成部分。当前，我国的经济建设正在蓬勃发展，各行各业的经济效益提高和技术的进步都与本学科密切相关。因此，加强本学科的建设，更多更好地培养本学科高层次综合型人才，是我国社会主义建设的迫切需要。

　　企业信息化系统与工程

　　为“控制学科与工程”一级学科下清华大学自主设置的二级学科。企业信息化系统与工程专业方向以工业社会形成的经济载体—企业为对象，研究应用信息技术为其管理模式、经营模式、产品设计模式、生产制造模式改造的相关理论、技术、方法。因此本专业方向是在综合控制、计算机、管理与机械等学科基础上产生的交叉学科。

　　生物信息学

　　生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学（Genomics）和蛋白质组学（Proteomics）两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。

　　三、重点名单

　　拥有控制学科与工程国家一级重点学科的高校：

　　清华大学，北京协和医学院－清华大学医学部

　　北京航空航天大学

　　东北大学

　　哈尔滨工业大学

　　上海交通大学

　　浙江大学

　　华中科技大学

　　西安交通大学

　　国防科学技术大学

　　拥有控制科学与工程国家二级重点学科的高校（不含已拥有控制科学与工程国家一级重点学科的高校）：