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国家优青 | 杨浩:控制无处不在 努力永不停止

发布时间: 2017年05月05日 点击数: 229

 杨浩的科研之路始于本科阶段对于控制课程的浓厚兴趣,“控制无处不在,而又时隐时现,如此令人着迷”。 从2004年硕士入学,到现在成为一名控制领域的青年教授,杨浩在其研究方向“切换系统的容错控制”乐此不疲地沉醉了13年,这其间,他的思考,他的奋斗一刻也不曾停止。

科研的无人区与凌晨的实验室

    读硕期间,杨浩在导师姜斌教授的引领下进入了容错控制这个对他来说完全陌生而又充满好奇的领域,经过全面而深入的学习,打下了坚实的基础,并于2016年获得了南航与法国里尔科技大学联合培养的攻博机会。这不但为杨浩提供了开阔学术视野的绝佳平台,也带来了巨大的挑战。他的博士题目为“切换系统的容错控制”,当一个带有多模式切换特性的系统发生故障后,如何实现容错控制?这是控制领域的国际前沿方向,也是公开的难题,在他开始相关研究时,国内外几乎没有同类成果,而他始终坚信杨振宁教授的那句名言“在一片无人的沙滩,更容易找到漂亮的贝壳”。

 杨浩常跟学生一起回忆自己攻读博士的时光:无数个凌晨,他摸着黑来到实验室,埋头苦干,刻苦钻研,一次次透过实验室的窗户看到太阳缓缓升起。那温暖的晨曦,像一束永不会散去的光芒,始终停留在他的青春岁月中。从对现有方法的一点点改进和结合,到取得原创性的突破,他经历了极其漫长、艰辛,甚至有些痛苦的过程。同时,利用在法国读博的地理优势,杨浩积极参加各类国际会议和学术活动,与法国的Staroswiecki教授、Zaytoon教授、英国的Patton教授、德国的Lunze教授等容错控制和切换系统领域的国际著名学者进行了深入的交流,极大拓展了他的学术视野和科研思路。杨浩所提出的一系列原创性的切换系统容错控制方法,填补了切换系统和容错控制之间的理论空白,极大推动了容错控制领域的发展,也因此获得了2008年国家优秀自费留学人员奖和2012年全国优秀博士论文提名奖。

学术的顶天与实践的立地

    博士毕业后,杨浩成为了南航自动化学院的一名教师,在学术研究上更加精益求精,追求卓越。在控制领域权威期刊IEEE Transactions on Automatic Control, Automatica, Systems & Control Letters发表了一系列高水平论文,解决了多个切换系统和容错控制的学术难题。同时,他更加渴望立足于南航特色,将理论成果运用于航空航天的工程实践中。2010年,他来到东北大学流程工业自动化国家重点实验室,进行访问交流,师从中国工程院院士柴天佑教授,该实验室是工业自动化工程实践最为领先的国内科研机构之一,在这里,杨浩和国内外的工程技术人员不断交流学习,显著提高了对工程实践的认识,进而开始在南航针对航空航天中的安全控制问题进行应用研究。

    在科研工作中,杨浩时刻谨记柴天佑院士的教诲:“要从实际的工程问题中提炼新的科学问题,做原创性的学术研究”。复杂飞控系统往往无法用单一控制器实现容错,通过一组控制器的切换实现容错不失为一种新的思路,然而切换在工程应用中会给系统带来震颤、抖动等不利的影响。针对这个核心问题,杨浩潜心攻关,与相关科研院所合作,发明了安全切换容错控制技术,有效解决了切换过程中的抖振问题,从而保证了系统的安全性,并成功运用于无人机的容错编队控制和卫星的容错姿态控制设计。加拿大工程院院士、容错控制领域著名学者、加拿大Jin Jiang教授在控制权威评论期刊Annual Reviews in Control 发表安全控制的综述,将该项工作列为本方向的代表性贡献之一。上述成果授权国家发明专利5项,杨浩作为主要完成人获得了2015年教育部自然科学一等奖。

浓厚的兴趣与不懈的坚持

    小时候,杨浩曾读过一个童话《爱丽丝漫游奇境记》,对于那个让爱丽丝掉进去就一路遇到惊喜的兔子洞,始终念念不忘,直到他遇到了控制学科这个属于他的“兔子洞”。在这里,他找到了那种让他一直沉迷和兴奋的东西。于是,有了他对科研的一份热爱和坚持。兴趣是科研的源动力,可以让他一直保持一种纯粹的科研状态,做研究最大的回报,是对一切全新未知的探究以及攻克这些未知时的喜悦。也唯有真正爱上这种特殊的享受,才能让一个科研工作者拥有永恒的动力,取得科研之路上的累累硕果。

    控制是一门基础学科,无处不在,而又时隐时现,这正是控制的迷人之处。杨浩多年来一直保持着对控制的“敏感性”,拥有一颗“喜欢琢磨的心”。他总喜欢观察身边的事物,时刻留意生活的点滴。他发现,只要将科研和生活联系起来,就会激发出非常多的乐趣和意想不到的好想法。玻璃上散落的雨滴,孩子玩的积木,唐朝的藩镇割据……这些看似琐碎的生活细节和知识碎片都给杨浩的科研带来过灵感。 杨浩在上课时喜欢举一些同学们感兴趣而又接地气的例子,这些例子背后都蕴含着深刻的控制思想,在讲授切换系统课程时,他最喜欢举的例子就是“音乐”,“音乐一共就7个音符,但通过不同的切换时间和切换顺序却能演变出无穷无尽的旋律,这就是最美妙的切换系统”。

    从一名研究生成长为一名青年博导,杨浩一直牢记着导师姜斌教授的一句意味深长的话:“做科研的人永远不会孤独,因为寂寞永远陪伴着你”。他时刻告诫自己,也告诫自己的学生,做科研要戒骄戒躁、耐住寂寞、踏踏实实。他常对学生们说:“世界上最远的路就是捷径,而最近的路反而是踏踏实实走好每一步。”当遇到困难想要放弃时,当看到别人取得重大进展自己还未突破瓶颈时,当看到很多热门方向方兴未艾时,杨浩却能一直坚持自己的科研方向,在切换系统的容错控制方向不断探索前沿,并为提高航空航天飞行器的安全性和可靠性不懈努力。

    作为一名控制领域的青年教授,杨浩感到非常幸运,对其导师姜斌教授,这位将他带入容错控制这个充满挑战而又令人着迷的领域的引路人,充满了感激。更对他们的故障诊断与容错控制团队这个温暖的大集体表示由衷的感谢。他常对自己说,现在正赶上了学校和学科发展的最好机遇,一定要心怀感恩,奋力拼搏,为南航控制学科的发展贡献自己的一份力量。

人物简介

    杨浩,1982年生,现为南航自动化学院教授、博导。一直致力于切换系统容错控制的研究及其航空航天应用,围绕切换系统的关键科学问题,取得了一系统成果,由Springer出版社作为第一作者出版英文专著两部,发表SCI检索论文50余篇,包括控制领域权威期刊IEEE Transactions on Automatic Control, Automatica, 导航制导与控制领域权威期刊 AIAA Journal of Guidance, Control and Dynamics, 授权国家发明专利5项;担任中国自动化学会技术过程故障诊断与安全性专委会等四个专委会的委员;切换系统领域重要国际期刊Nonlinear Analysis: Hybrid Systems (SCI检索)的编委,IEEE高级会员;获得2016年国家优秀青年科学基金和江苏省杰出青年科学基金资助,2012年全国优秀博士论文提名奖,2015年高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学一等奖,2013中国航空学会科技进步三等奖。