高為炳，自動(dòng)控制專家，航空教育家，中國科學(xué)院院士。在四十余年的科研工作中取得多方面的成果：在非線性控制系統(tǒng)理論研究中，在絕對穩(wěn)定性及用諧波平衡法研究含多個(gè)非線性元件的系統(tǒng)等方面取得了重要成果；在變結(jié)構(gòu)控制理論研究中首創(chuàng)了“趨近律方法”，得到廣泛應(yīng)用；在大系統(tǒng)理論研究中提出了穩(wěn)定性分析的多層結(jié)構(gòu)分解法和動(dòng)態(tài)遞階控制方案；在機(jī)器人控制方面，獨(dú)創(chuàng)了多機(jī)器人協(xié)同工作的“主—助”控制策略；在航天控制研究中，提出了大型空間柔性結(jié)構(gòu)狀態(tài)觀測和控制的新方法。
高為炳 - 生平簡介
高為炳，1925年12月15日生于河南省汲縣（今衛(wèi)輝市），小時(shí)候目睹了國民黨政府的腐敗，飽受列強(qiáng)欺凌，又從書上讀到愛迪生的故事，使他從小學(xué)時(shí)就有了做一個(gè)發(fā)明家，用科學(xué)救國的強(qiáng)烈愿望。因此他學(xué)習(xí)非�？炭啵傁Ｍ麑W(xué)到更多的知識(shí)來實(shí)現(xiàn)自己的理想。高中畢業(yè)后，家里給他在郵局找了工作，但他卻決心離開家鄉(xiāng)，外出求學(xué)。他先去南京上大學(xué)，日軍進(jìn)攻南京時(shí)，又長途跋涉去后方西安上學(xué)。一路上歷盡艱辛，有一次還被土匪搶劫一空。這些都沒能動(dòng)搖他繼續(xù)求學(xué)的決心，最后終于考取西北工學(xué)院航空系。在那里他有幸受到國內(nèi)許多一流學(xué)者的教誨，其中給他印象最深的是：當(dāng)時(shí)剛從美國回來的王俊奎教授上第一節(jié)課就給同學(xué)們散發(fā)了自己剛在國外發(fā)表的論文，論述了對導(dǎo)彈進(jìn)行改進(jìn)后可提高射程許多倍。這在高為炳思想上產(chǎn)生很大震動(dòng)。他說，這時(shí)他才懂得什么叫科學(xué)研究，也使他的理想從當(dāng)一個(gè)發(fā)明家變?yōu)樽鲆粋�(gè)科學(xué)家。在以后的幾十年中，他的這一理想和信念從未動(dòng)搖過。
1948年高為炳大學(xué)畢業(yè)時(shí)正是西安解放前夕，當(dāng)時(shí)學(xué)校里許多教師和學(xué)生都想方設(shè)法另謀職業(yè)，但他卻要求留校當(dāng)助教，從事教學(xué)和科研工作。高為炳先后在西北工學(xué)院、清華大學(xué)及哈爾濱工業(yè)大學(xué)任教，并從蘇聯(lián)專家指導(dǎo)的研究生班畢業(yè)。1952年10 月，他進(jìn)入由全國八所院校航空系組建的新中國第一所航空航天高等學(xué)府——北京航空學(xué)院工作，曾任理論力學(xué)教研室副主任、院教學(xué)研究科科長。1956年加入中國共產(chǎn)黨，同年10月成為北航第一批晉升的副教授，1978年10月晉升為教授。1980年創(chuàng)立北航第七研究室（系統(tǒng)與控制研究室）并任研究室主任，1984年起任北航研究生院副院長。高為炳自50年代起開始進(jìn)行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和非線性控制系統(tǒng)理論研究；“文化大革命”后期開始從事現(xiàn)代控制理論線性系統(tǒng)方面的研究；1978年開始大系統(tǒng)理論研究；1980年開始進(jìn)行現(xiàn)代非線性控制系統(tǒng)理論研究；1984年開始機(jī)器人控制問題研究；1985年開始大型空間柔性結(jié)構(gòu)控制研究；1986年開始變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)研究；以后又陸續(xù)指導(dǎo)研究生開展了魯棒控制和離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)研究；1990年開始關(guān)注復(fù)雜系統(tǒng)智能控制研究。在四十多年的科研生涯中，他共發(fā)表論文二百多篇，出版了《非線性系統(tǒng)導(dǎo)論》、《變結(jié)構(gòu)控制理論基礎(chǔ)》等名著，受到國際國內(nèi)學(xué)術(shù)界的廣泛重視并給予高度評價(jià)。1981年被國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)首批公布為博士生導(dǎo)師，1991年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。原航空航天工業(yè)部分別于1991年和1992年授予他“航空高校先進(jìn)科技工作者”和“有突出貢獻(xiàn)的專家”稱號。
高為炳曾任中國航空學(xué)會(huì)常務(wù)理事，自動(dòng)控制專業(yè)委員會(huì)主任，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)自動(dòng)化學(xué)科評審組召集人，國家自然科學(xué)基金委自動(dòng)化學(xué)科評審1組組長，國家教委科技委自動(dòng)化學(xué)科組組長，人事部博士后管委會(huì)專家組成員等職。他還擔(dān)任《控制與決策》副主編，《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》編委，美國《電子電氣工程師協(xié)會(huì)工業(yè)電子學(xué)匯刊》國外副主編，中國科學(xué)院機(jī)器人學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任，國內(nèi)10所大學(xué)的名譽(yù)教授、顧問教授或者兼職教授，是我國自動(dòng)化領(lǐng)域德高望重的學(xué)術(shù)帶頭人之一。
高為炳 - 個(gè)人簡歷
1925年12月15日 出生于河南省汲縣（今衛(wèi)輝市）。
1944-1948年 在西北工學(xué)院航空系學(xué)習(xí)。
1948-1950年 任西北工學(xué)院助教、講師。
1950-1951年 任清華大學(xué)航空系講師。
1951-1952年 哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究生畢業(yè)，任理論力學(xué)教研室主任。
1952-1994年 任北京航空學(xué)院（后更名為北京航空航天大學(xué)）講師、副教授、教學(xué)研究科科長、理論力學(xué)教研室副主任、教授、第七研究室（系統(tǒng)與控制研究室）主任，研究生院副院長。
1994年3月30日 病逝于北京。
高為炳 - 主要論著
1 高為炳.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1987
2 高為炳.非線性控制系統(tǒng)導(dǎo)論.北京：科學(xué)出版社，1989
3 高為炳.變結(jié)構(gòu)控制理論基礎(chǔ).北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1990
4 高為炳，霍偉.大系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分散控制及動(dòng)態(tài)遞階控制基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994
5 高為炳.變結(jié)構(gòu)控制的理論及設(shè)計(jì)方法.北京：科學(xué)出版社，1996
6 高為炳.關(guān)于非線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題.自動(dòng)化學(xué)報(bào)，1964，2（1）：16-27
7 高為炳.用諧波平衡法研究具有幾個(gè)非線性元件的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng).自動(dòng)化學(xué)報(bào)，1964，2（3）：136-145
8 W. B. Gao. On the absolute stability and stability degree of nonlinear systems. Science Sinica, 1966, XV(l): 107-122
9 W. B. Gao. The multilayer structure, stability and stabilization of large scale systems. Science Sinica, 1982, XXV(8): 877-887
10 高為炳，吳東南.關(guān)于非線性系統(tǒng)的線性化問題.中國科學(xué)，A輯，1987，XXX（7）：740-748
11 高為炳，程勉，曾文陵.柔性空間飛行器的變結(jié)構(gòu)控制.航空學(xué)報(bào)，1988，9（5）：274-280
12 高為炳.非線性系統(tǒng)的變結(jié)構(gòu)控制.自動(dòng)化學(xué)報(bào)，1989，15 （5）：408-415
13 W. B. Gao. A new control strategy for robot systems in tracking tasks. Mechatronics，1991，1（3）：353-366
14 高為炳.多機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與協(xié)調(diào)控制.控制與決策，1992，7（3）：161-168
高為炳 - 技術(shù)成就
高為炳科研工作的一個(gè)重要特點(diǎn)是：依據(jù)自動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展的世界潮流，不斷擴(kuò)展研究領(lǐng)域，在許多重要研究方向上都取得重要成果。在大系統(tǒng)理論研究方面，高為炳用圖論方法研究出大系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)分解法，將大系統(tǒng)分解為以一種最簡單基本結(jié)構(gòu)——“最小強(qiáng)相聯(lián)系統(tǒng)”經(jīng)多層組合而成，從而將大系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)化為簡單的最小強(qiáng)相聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。這一方法為大系統(tǒng)穩(wěn)定性分析提供了一條簡便途徑，也為以最小控制器鎮(zhèn)定大系統(tǒng)提供了新的思路。連同高為炳建立的動(dòng)態(tài)遞階控制理論、線性時(shí)變大系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、非線性大系統(tǒng)在有限域中的魯棒穩(wěn)定性等重要結(jié)果，形成了獨(dú)具特色的大系統(tǒng)穩(wěn)定性和鎮(zhèn)定理論。這方面的研究成果在1987年獲國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
在機(jī)器人控制方面，高為炳對多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了多機(jī)器人新的力學(xué)模型，以遞推形式的力鏈和速度鏈關(guān)系取代傳統(tǒng)研究中采用的聯(lián)立方程模型，解決了實(shí)時(shí)控制的計(jì)算有效性問題。他針對國際學(xué)術(shù)界采用的“主—從”型控制策略存在的易于出現(xiàn)內(nèi)力對抗和實(shí)時(shí)計(jì)算困難的缺點(diǎn)，提出了“主—助”型控制策略，為解決機(jī)器人之間的負(fù)荷分配提供了一種更好方法�；谶@種控制策略，高為炳在多機(jī)器人系統(tǒng)跟蹤控制問題、適從控制問題、復(fù)雜裝配任務(wù)問題等方面取得了一系列創(chuàng)新性結(jié)果，為多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制的研究開辟了一條新的途徑。他的這些成果在國際期刊和會(huì)議發(fā)表后，受到國際同行的高度重視，多次應(yīng)邀到美國、日本等國講學(xué)。在航天飛行器控制方面，高為炳提出和解決了大型空間柔性結(jié)構(gòu)的狀態(tài)觀測問題。他所提出的狀態(tài)觀測靜態(tài)方法和非線性觀測器方法成功解決了柔性結(jié)構(gòu)控制中的狀態(tài)測量難題，使?fàn)顟B(tài)反饋控制方法能應(yīng)用于實(shí)際。有關(guān)結(jié)果引起前蘇聯(lián)和日本學(xué)者的極大興趣。高為炳還指導(dǎo)研究生在自動(dòng)控制領(lǐng)域的魯棒控制、分散控制、離散事件動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)督控制、智能控制等重要研究方向上取得了許多重要成果。
高為炳 - 教育貢獻(xiàn)
高為炳在教育戰(zhàn)線耕耘一生，從50年代起就因課堂教學(xué)效果好而成為北航具有極高聲譽(yù)的優(yōu)秀教師，深受學(xué)生尊重和愛戴。“文化大革命”后他開始指導(dǎo)研究生。他對研究生一貫堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。他曾在討論班上給研究生做了《科學(xué)研究與博士論文的典范》的報(bào)告，報(bào)告中給出的科學(xué)研究典范是現(xiàn)代控制理論的創(chuàng)始人卡爾曼，博士論文典范是穩(wěn)定性理論的創(chuàng)始人李雅普諾夫。他認(rèn)為只有敢于提出高標(biāo)準(zhǔn)，才可能在科研中有所突破，他激勵(lì)研究生學(xué)習(xí)科學(xué)大師的治學(xué)態(tài)度和研究方法，樹立起一生從事科學(xué)研究的榜樣。盡管高為炳熟知世界自動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，又有在隨身攜帶的小本上記下許多待研究課題的習(xí)慣，但他從不給學(xué)生指定具體研究課題，而是要求研究生全面了解和仔細(xì)分析所從事研究方向的歷史和現(xiàn)狀，自己找出世界前沿課題。他說他指導(dǎo)研究生的原則是：可說可不說的不說，可多說可少說的少說，盡可能發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在他看來，導(dǎo)師“扶”出來的研究生在當(dāng)今科技競爭十分激烈的時(shí)代是不會(huì)大有作為的，一定要培養(yǎng)起研究生的獨(dú)立工作能力，這對學(xué)生一輩子都有好處。自1987年以來，高為炳培養(yǎng)了50余名碩士、博士、博士后和國內(nèi)外訪問學(xué)者，許多人已成為各條戰(zhàn)線的骨干。其中2人被原航空部授予“做出突出成績的中國博士學(xué)位獲得者”稱號，1人獲國家杰出青年基金資助，1人獲教委跨世紀(jì)人才資助并獲北京市“五四”獎(jiǎng)?wù)拢?人獲德國洪堡基金資助出國進(jìn)行科研工作。高為炳為培養(yǎng)中國控制理論研究高層次科研人才做出了突出貢獻(xiàn)。
高為炳 - 所獲獎(jiǎng)項(xiàng)
變結(jié)構(gòu)控制理論是50年代由蘇聯(lián)學(xué)者創(chuàng)立的一種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，經(jīng)典的變結(jié)構(gòu)控制理論主要研究用相變量描述的單變量線性系統(tǒng)。進(jìn)入80年代以來，受控對象、運(yùn)行環(huán)境和所要完成的任務(wù)越來越復(fù)雜。如何設(shè)計(jì)控制器，使得受控系統(tǒng)對外部干擾及內(nèi)部參數(shù)變化具有較強(qiáng)的魯棒性成為自動(dòng)控制領(lǐng)域的中心課題之一。在這一背景下，變結(jié)構(gòu)控制理論由于其普遍適用性、對干擾的魯棒性、控制形式的簡單實(shí)用性等特點(diǎn)而引起人們的廣泛研究和應(yīng)用。用傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計(jì)多輸入對象的變結(jié)構(gòu)控制器時(shí)，會(huì)導(dǎo)致求解高階聯(lián)立不等式組，一般不能得到解析解，無法求出控制器。為克服這一困難，高為炳提出了“趨近律”方法。這一方法可將傳統(tǒng)方法中求解高階不等式組的問題簡化為求解一個(gè)簡單的代數(shù)方程，并通過適當(dāng)選取方程中的函數(shù)和參數(shù)，可得到各種不同控制性能的變結(jié)構(gòu)控制器。這一方法從全新的途徑解決了多變量系統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)問題，簡明有效，易于設(shè)計(jì)，且可推廣到多種類型的復(fù)雜系統(tǒng)，并提供了削弱系統(tǒng)抖振，保證控制過程品質(zhì)的有效手段，成為變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)的一種新的基本途徑。“趨近律”方法現(xiàn)已被國內(nèi)外學(xué)者廣泛引用，據(jù)1998年底不完全統(tǒng)計(jì)，已被國內(nèi)外30余種期刊和專著引用200余次。這一研究成果1997 年獲國家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，1999年獲國家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)。
隨著變結(jié)構(gòu)控制理論研究和工程應(yīng)用的迅速發(fā)展，許多科研工作者迫切希望及時(shí)了解最新進(jìn)展并投入到相關(guān)研究工作中，急需閱讀有關(guān)專著，但由于研究正處于迅速發(fā)展之中，要系統(tǒng)論述最新研究成果有很大難度。在這一形勢下，高為炳克服困難，以自己多年從事變結(jié)構(gòu)控制研究的深刻體驗(yàn)及對其新發(fā)展和體系組成的新思考，于1990年出版了我國第一本有關(guān)專著《變結(jié)構(gòu)控制理論基礎(chǔ)》，該書詳細(xì)介紹了變結(jié)構(gòu)控制的基本數(shù)學(xué)理論，著重以獨(dú)創(chuàng)的滑動(dòng)模態(tài)分類和“趨近律”方法為線索，系統(tǒng)論述了多變量變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的切換函數(shù)構(gòu)造與控制器設(shè)計(jì)方法，深入探討了不變性與魯棒性以及新提出的品質(zhì)控制等專門問題，并介紹了大量工程應(yīng)用實(shí)例。該書的出版對中國變結(jié)構(gòu)控制理論與應(yīng)用研究起了極大的推動(dòng)作用。據(jù)1999年對控制領(lǐng)域四個(gè)主要期刊《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》、《航空學(xué)報(bào)》、《控制與決策》和《控制理論及應(yīng)用》的調(diào)查，自1992年以來，有關(guān)變結(jié)構(gòu)控制的論文大幅度增長，其中有63%以上引用了此專著。變結(jié)構(gòu)控制理論的創(chuàng)始人之一V.I.Utkin教授見到此書后專門寫了書評，稱它“是一部現(xiàn)代變結(jié)構(gòu)控制理論基礎(chǔ)的系統(tǒng)論著，它豐富和發(fā)展了變結(jié)構(gòu)理論的思想和方法，對這一理論做出了重大貢獻(xiàn)”，并將“趨近律”方法譽(yù)為“高為炳方法”，是“對現(xiàn)代變結(jié)構(gòu)控制理論的根本功績”。此專著1992年獲全國優(yōu)秀科技圖書一等獎(jiǎng)。1993年高為炳根據(jù)變結(jié)構(gòu)控制理論研究的最新進(jìn)展重新改寫了此書，寫成專著《變結(jié)構(gòu)控制的理論及設(shè)計(jì)方法》，病逝后由科學(xué)出版社于1996年出版，1997年獲國家優(yōu)秀科技圖書一等獎(jiǎng)和第三屆國家圖書獎(jiǎng)提名獎(jiǎng)。
高為炳 - 參考資料
[1] 中國數(shù)字科技館 http://www.cdstm.cn/zhuanlue/persondetails.jsp?personid=164033
