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原创理论催生创新成果
——青大侯忠生教授和他的无模型自适应控制理论

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侯忠生近照

IEEEFellow、IEEEEMBS协会主席、澳大利亚Lovell教授团队应用MFAC于心脏起搏器控制中;美国工程院、科学院院士,普林斯顿大学Poor教授研究团队将MFAC应用于无线通讯领域;IFACFellow、加拿大工程院院士TongwenChen教授,引用MFAC概念和方法设计了新型PID控制器;IEEEFellow、美国工程院院士Shahidehpour教授课题组,将MFAC应用于新能源实际控制系统中;法国UniversityofLorraine的Nahid-Mobarakeh教授团队将MFAC应用于绕线转子同步电机控制系统中……

近1年来就有若干国际著名学者团队和几十余个不同系统引用或实际应用MFAC理论,获得了创新成果。

MFAC是什么?为什么会获得科技工作者如此青睐?

MFAC,即“无模型自适应控制理论”,由青大首席教授侯忠生呕心沥血三十年创立并完善。MFAC理论分间接型和直接型,内容包括原创性新概念:伪偏导数、为梯度、伪Jacobian矩阵、广义Lipschitz条件等;原创性非线性系统动态线性化方法;系统被控对象:SISO/MISO/MIMO复杂链接系统、重复运行系统等;系统控制系统设计方法;基于压缩映射原理的稳定性分析新方法;新型鲁棒性定义与鲁棒性分析和设计方法等。MFAC理论与方法突破了从现代控制理论诞生以来的基于模型的分析与设计框架,避开了控制理论与方法在理论研究与实际应用中的诸多根本性障碍———基于模型控制理论框架下的未建模动力学与鲁棒等。

MFAC理论的创立要从1992年侯忠生在东北大学攻读控制理论与应用博士学位说起。侯忠生本科和硕士阶段都是应用数学专业,对控制理论基本概念和基本内容一无所知,需要阅读大量的理论文献,他不怕困难,也不言放弃,最后更以创纪录的两年半时间完成了博士学位论文 “非线性系统参数辨识、自适应控制和无模型学习自适应控制,东北大学,1994”,且其博士论文受到已故自动化领域著名科学家杨嘉墀院士的高度评价,称之创立了“黑箱无模型学习自适应控制理论”。侯忠生的博士后出站报告也受到了哈尔滨工业大学黄文虎院士的极高评价,称之为“首创性工作”。然而在他的内心中,除了感激这些老科学家的鼓励之外,还有更高的追求,要使自己提出的理论得到国际上的认可。

从对控制理论一无所知,到要建立一套具有严谨理论框架和系统性的新理论,还要得到国际认可,谈何容易!然而,侯忠生真的这样做了,而且还坚持了二十多年!

博士毕业后,侯忠生成为一名教师,他坚守着内心的向往,带领学生一步一个脚印努力前行。起初,由于理论功底、英文表达以及新概念提出等方方面面的原因,开始投稿直接被拒回,再是投稿进入评审最后被拒稿,后来又因为国际权威期刊个别审稿人学术背景不同和偏见而遭受不公平待遇,甚至到由于某个顶尖刊物编辑个人的学术偏好和傲慢将作者放入黑名单等等,所有这些都没有阻止他心中的笃定目标。

1997年的控制理论领域权威的美国控制会议上,侯忠生发表了相对简单的基于紧格式动态线性化数据模型的MFAC;2011年在国际控制领域权威刊物 IEEETransactionsonControlSystemsTechnolo鄄gy会刊上发表了基于偏格式动态线性化数据模型的MFAC,以及在IEEETransac鄄tionsonNeuralNetworks会刊上发表针对多输入多输出非线性系统相应的MFAC工作;2013年在国际著名CRC出版社出版英文专著 “ModelFreeAdaptiveControl:TheoryandApplications”;2017年 5月侯忠生教授以第一作者身份在国际系统控制领域倾向于控制理论实际应用的 IEEETransactionsonIndustrialElectronics会刊上发表了长论文,综述了他所提出的无模型自适应控制理论及其应用进展。同年,受邀参与撰写国际自动控制联合会(IFAC)战略发展技术委员会的白皮书“Systems&Controlforthefutureofhumanity,AnnualReviewsinControl,43,2017”。二十多年的坚持,侯忠生带着他的MFAC理论,一步一个台阶,登上了国际舞台。

2019年11月,侯忠生在系统与控制理论研究领域国际顶尖期刊IEEETrans鄄actionsonAutomaticControl会刊上发表一篇长论文,题目是 “OnModel-FreeAdaptiveControlandItsStabilityAnaly鄄sis”,责任编辑ScanningtheIssue在附录中用 “稳定性…被严谨证明”“PID控制与自适应控制是其特例”“长期存在问题……被避免”等字样,点评了侯忠生的论文。在这样一本以理论严谨著称的刊物上出现这样的文字,标志着侯忠生和他的MFAC理论最终得到了国际学界的认可。一名本土中国学者在国际系统控制领域两个顶尖刊物发表长论文,阐述作者自己提出的一套理论及应用进展,在国际系统控制学术界是极其少见的。2019年侯忠生教授因其在数据驱动学习与控制及其应用领域的贡献,被中国自动化学会授予Fellow称号;2020年被国际电气和电子工程师协会授予IEEEFellow称号。(下转第二版)

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