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張鐘俊:中國科學院學部委員(院士)、自動控制學家


張鐘俊(1915年9月23日—1995年12月29日),出生于浙江嘉善。自動控制學家。1980年5月當選為中國科學院學部委員(院士)。1953年加入九三學社。

張鐘俊出生于浙江嘉善一個普通教員家庭。10歲前在附近非正式小學讀書,10歲時就讀于嘉善第一小學。11歲他離開家鄉赴嘉興第二中學讀初中,1928年轉到杭州浙江大學附屬中學,以后又到上海南洋中學讀高中。幼年時代,張鐘俊思維敏捷,興趣廣泛,他輾轉多所學校,學習成績總是名列前矛。1930年9月,15歲的張鐘俊以杰出成績考入國立交通大學電機工程學院。1934年7月,張鐘俊從交通大學機電系畢業,獲得電機工程學士學位,并以其出眾的學習成績獲得中美文化教育基金的獎學金資助。1934年9月去美國,入麻省理工學院電工系攻讀研究生課程。他廢寢忘食地鉆研,天賦加上勤奮,很快地在麻省理工學院嶄露頭角。1937年6月,獲得了碩士學位,1937年12月,獲得了科學博士學位。在導師WY列昂(Lyon)和J斯脫萊通(Stratton)兩位教授的指點下,張鐘俊選擇了單相電機的短路問題作為博士論文的研究對象,研究其短路的暫態過程。這涉及求解一個含周期變化參數的微分方程,是一個多年來懸而未決的難題。張鐘俊用傅里葉級數的方法進行探討,問題終于獲得解決。他的博士論文題目是單相凸極電機短路分析”,在答辯會上,與會者對論文給予極高的評價,認為其中提出的方法不僅對電機學,而且對數學研究也是個創新。

由于學業上的出類拔萃,1937年12月,張鐘俊作為麻省理工學院第一個博士后副研究員留校工作,協助EA哥愛萊明(Guillemin)教授研究網絡綜合理論。

1938年,日寇進攻華東。9月,張鐘俊接到家信,得知杭州淪陷,舉家避禍湘贛。國破家危,張鐘俊心急如焚,即日請假回國,取道香港,于10月到上海。他學成于海外,名聲早已流傳到國內。美國上海電力公司以高薪聘請,他毅然回絕了,決心要為祖國培養人才。張鐘俊于1938年11月進川,擔任武漢大學(當時已遷至樂山)電機系教授,時年24歲。不久校舍遭日機轟炸。張鐘俊遂去重慶,任國立中央大學電機系教授。

1939年底,張鐘俊與交通大學校友一起籌建交通大學重慶分校。1940年9月,分校成立,聘張鐘俊為電機系教授、系主任。1942年2月學校在重慶九龍坡建成,成立重慶交通大學。為了培養電信方面高級人才,在重慶國民政府交通部等單位資助下,學校委托張鐘俊籌建電信研究所。1943年電信研究所成立,張鐘俊任主任,研究所正式招收研究生,課程設置參照美國麻省理工學院和哈佛大學。

1945年秋日本投降后,重慶交通大學與已改名為南洋大學的原交通大學匯合,遷回上海徐家匯原址,于1946年在上海恢復建立交通大學,張鐘俊繼續擔任電信研究所主任。在電信研究所其間,張鐘俊的研究主題是網絡綜合理論。后期轉向伺服理論。1948年他用布朗(Brown)和凱姆貝爾(Campbell)合編的《伺服機構原理》為教材,向研究生講授控制理論。1950年他應邀在中國科學院長春機電研究所再次講授該課程。由此而在中華大地上開始了我國的控制理論的教學和研究。

1945年張鐘俊回到上海后便兼任上海市公用事業管理局技術室主任。1949年上海解放,1950年二·六轟炸”后,張鐘俊為恢復和發展上海的電力事業做出很多貢獻。他主持了上海統一電壓和頻率工作最后電網合并工程;領導了上海第一條過黃浦江電纜的鋪設工程;還針對轟炸后上海供電緊張的局面提出均勻負荷和節約用電的一系列措施,這些措施均為上海市政府采納。

1950年夏,張鐘俊赴長春接洽電信研究所工作的移交事宜。事后他參觀了東北三省的建設情形,尤其考察了東北三省的電力事業。當時東北的工業水平在國內是比較先進的,這次考察使張鐘俊對我國的電力建設的現狀有了一個基本的了解。

1952年,根據高等教育部的指示精神,根據我國電力系統教育的現狀,張鐘俊決心翻譯一批蘇聯教材,以提高教學水平。自1953年起,張鐘俊翻譯了《電力系統穩定》、《電力系統短路》、《電力網及電力系統》、《電力系統暫態過程》和《動力系統運行方式》,還編寫了《電力系統電磁暫態過程》。這些書給我國的電力系統教學提供了一套完整的系列教材,不但在當時填補了國內的空白,而且有的書至今仍被高校選作課本,影響深遠。

1956年,張鐘俊出席周恩來總理親自主持召開的全國十二年科學技術發展遠景規劃會議,是電力組成員。張鐘俊執筆起草電力系統的子規劃。該規劃對此后相當一段時間內我國的電力建設起著指導作用。

1956年,張鐘俊及其助手完成論文電力系統中有功功率與無功功率的經濟分布問題”,論文運用運籌學方法首次建立了在各發電廠燃料消耗增益相等時的負荷經濟分布的條件,首次給出補償位置的選擇及其配置容量的計算方法,這是我國最早涉及最優控制的論文之一,文中提出優化模型與以后最優控制的提法是吻合的。該文在《上海交通大學學報》1957年第一期上發表,由科學出版社發行單行本作為國際交流論文。同年又發表了電力系統中有功功率經濟分布問題”,提出了在眾多約束條件下的電力經濟分布方程。文章中提出的優化設計思想和方法在當時國內工程界是相當罕見的。

20世紀60年代,現代控制理論突飛猛進,控制技術步入一個新的階段,張鐘俊以極大的熱情關注著卡爾曼和龐得里亞金在控制理論中的新發展。1962年卡爾曼和布西提出了新的濾波設計的時候,張鐘俊認識到新的理論已經脫穎而出了。1964年,張鐘俊將卡爾曼濾波技術應用到陀螺角速度漂移的數學模型的辨識。在我國開創了應用現代控制理論的先例。1973年,張鐘俊接受了潛航慣性導航課題,為此他編寫了《矩陣方法和現代控制理論》講義,向課題組成員講解現代控制理論,經過兩年的努力,該課題完美地結題。設計中,他們再次應用卡爾曼濾波技術對慣性導航系統的反饋信號進行處理,大幅度提高了導航精度。該項研究成果總結在論文陀螺角速度漂移數學模型的辨識”中,論文獲全國科學大會獎和上海市重大科技成果獎。

張鐘俊還把系統工程的理論應用于解決實際問題。1983年,上海交通大學接受了新疆維吾爾自治區長期發展規劃的咨詢任務,張鐘俊具體負責這項課題。1983年1月和1984年9月,張鐘俊兩次率課題組到新疆了解情況,搜集資料和匯報研究成果。他們以50萬個統計數據為依據,用定性和定量相結合的方法,建立了宏觀經濟系統動力學模型、投入產出模型和動態經濟控制模型等三個數學模型,并完成了一個附屬的特爾菲型專家咨詢系統。

80年代前后,根據控制理論和計算機技術的發展,張鐘俊提出了以大系統理論為指導,以微電腦應用為突破手段,形成分布式計算機控制和信息管理的工業大系統”研究課題,他勾劃了工業大系統的研究框架,分析了這類系統信息結構分散的特性,論述了微電腦的基本控制作用,提出了計算機通訊、協調等一系列柔性生產新的研究方向。

張鐘俊還帶領他的同事們在控制領域的前沿廣泛開展了卓有成效的研究,在預測控制、魯棒控制、非線性控制和智能控制等領域取得了大量成果。在預測控制方面,他們提出了控制和校正分離的新框架,提出雙重預測方法,研究了分散系統的預測控制;在非線性控制方面,他們建立了仿射系統的Yokoyama型,并用于觀測器設計和可線性化結構的研究,討論了非線性系統的分散擾動解耦設計和分散鎮定。這些成果不僅在國內,而且在世界上都具有先進性。

張鐘俊是國家自然科學基金會信息科學部評審組成員和國家自然科學獎勵委員會委員。曾為國務院學位委員會自動化小組的召集人之一,中國自動化學會和中國系統工程學會的副理事長,中國微型電腦應用學會名譽理事長和上海市微型電腦應用學會理事長。

交通大學電信研究所從1943年起招收碩士研究生,是國內最早培養碩士的單位之一。根據南

京國民政府1948年統計資料,到那時為止,由教育部授予工學碩士30名,而電信研究所培養的有16名。這批碩士在建國后都成為國家在電信、電力及自動化方面的高級科技干部,學科建設的帶頭人。

80年代以后,張鐘俊雖已步入古稀之年,仍然指導碩士生、博士生、博士后,從事控制論科學的研究。1983年國家設置博士學位后,他任博士研究生導師。1986年國家設置博士后科研流動站,他主持的博士點又首批建立了博士后科研流動站。自1983年以來,張鐘俊培養了25名碩士,30名博士,有5名博士后科研人員出站,在國內都是首屈一指的。為我國的電力系統、自動化技術和科學管理等領域培養了一大批專門人才。

由于張鐘俊在培養科學技術接班人方面的突出成就,1988年他主持的博士點被評為全國的重點。1989年,以他主持的博士點工作業績而寫成的材料培養高質量博士,推動學科建設”獲得了國家級優秀教學成果獎。

1938年10月從美國回國后,張鐘俊始終在高等院校工作,1990年上海交通大學為他執教50周年舉行慶祝會,表彰張鐘俊為培養學科建設接班人方面做出的杰出貢獻。他謙虛地說:我能夠為祖國建設做些工作,這在很大程度上歸功于交大的教育給我奠定了良好的基礎。”

    張鐘俊院士主要著作  

 

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