控制科學與工程是一門研究控制的理論、方法、技術及其工程套用的學科。它是20世紀最重要的科學理論和成就之一，控制科學以控制論、資訊理論、系統論為基礎，研究各領域內獨立於具體對象的共性問題，即為了實現某些目標，應該如何描述與分析對象與環境信息，採取何種控制與決策行為。它對於各具體套用領域具有一般方法論的意義，而與各領域具體問題的結合，又形成了控制工程豐富多樣的內容。
基本介紹
- 中文名：控制科學
- 全稱：控制科學與工程
- 所屬分類：科學
歷史,特點,二級學科,控制理論與控制工程,學科概況,培養目標,業務範圍,主要相關學科,檢測技術與自動化裝置,學科概況,培養目標,業務範圍,主要相關學科,系統工程,學科概況,培養目標,業務範圍,主要相關學科,模式識別與智慧型系統,導航、制導與控制,
歷史
它的各階段的理論發展及技術進步都與生產和社會實踐需求密切相關。11世紀我國北宋時代發明的水運儀象台就體現了閉環控制的思想。到18世紀，近代工業採用了蒸汽機調速器。但直到20世紀20年代逐步建立了以頻域法為主的經典控制理論並在工業中獲得成功套用，才開始形成一門新興的學科——控制科學與工程。此後，經典控制理論繼續發展並在工業中獲得了廣泛的套用。在空間技術發展的推動下，50年代又出現了以狀態空間法為主的現代控制理論，並相繼發展了若干相對獨立的學科分支，使本學科的理論和研究方法更加豐富。60年代以來，隨著計算機技術的發展，許多新方法和技術進入工程化、產品化階段，顯著加快了工業技術更新的步伐。在控制科學發展的過程中，模式識別和人工智慧與控制相結合的研究變得更加活躍；由於對大系統的研究和控制學科向社會、經濟系統的滲透，形成了系統工程學科。特別是近20年來，非線性及具有不確定性的複雜系統向“控制科學與工程”提出了新的挑戰，進一步促進了本學科的迅速發展。目前，本學科的套用已經遍及工業、農業。交通、環境、軍事、生物、醫學、經濟、金融、人口和社會各個領域，從日常生活到社會經濟無不體現本學科的作用。
特點
本學科的一特點，使它對相關學科的發展起到了有力的推動作用，並在學科交叉與滲透中表現出突出的活力。例如：它與信息科學和計算機科學的結合開拓了知識工程和智慧型機器人領域。與社會學、經濟學的結合使研究的對象進入到社會系統和經濟系統的範疇中。與生物學、醫學的結合更有力地推動了生物控制論的發展。同時，相鄰學科如計算機、通信、微電子學和認知科學的發展也促進了控制科學與工程的新發展，使本學科所涉及的研究領域不斷擴大。
二級學科
本學科下設五個二級學科：控制理論與控制工程，檢測技術與自動化裝置，系統工程，模式識別與智慧型系統，導航、制導與控制。各二級學科的主要研究範疇及相互聯繫如下。
“控制理論與控制工程”學科以工程領域內的控制系統為主要對象，以數學方法和計算機技術為主要工具，研究各種控制策略及控制系統的建模、分析、綜合、設計和實現的理論、技術和方法。
“檢測技術與自動化裝置”是研究被控對象的信息提取、轉換、傳遞與處理的理論、方法和技術的一門學科。它的理論基礎涉及現代物理、控制理論、電子學、計算機科學和計量科學等，主要研究領域包括新的檢測理論和方法，新型感測器，自動化儀表和自動檢測系統，以及它們的集成化、智慧型化和可靠性技術。
“系統工程”是為了解決日益複雜的社會實踐問題而形成的從整體出發合理組織、控制和管理各類系統的綜合性的工程技術學科。系統工程以工業、農業、交通、軍事、資源。環境、經濟、社會等領域中的各種複雜系統為主要對象，以系統科學、控制科學、信息科學和套用數學為理論基礎，以計算機技術為基本工具，以最佳化為主要目的，採用定量分析為主、定性定量相結合的綜合集成方法，研究解決帶有一般性的系統分析、設計、控制和管理問題。
“模式識別與智慧型系統”主要研究信息的採集、處理與特徵提取，模式識別與分析，人工智慧以及智慧型系統的設計。它的研究領域包括信號處理與分析，模式識別，圖象處理與計算機視覺，智慧型控制與智慧型機器人，智慧型信息處理，以及認知、自組織與學習理論等。
“導航、制導與控制”是以數學、力學、控制理論與工程、信息科學與技術、系統科學、計算機技術、感測與測量技術、建模與仿真技術為基礎的綜合性套用技術學科。該學科研究航空、航天、航海、陸行各類運動體的位置。方向、軌跡、姿態的檢測、控制及其仿真，是國防武器系統和民用運輸系統的重要核心技術之一。
自動控制已經成為高技術的重要組成部分。當前，我國的經濟建設正在蓬勃發展，各行各業的經濟效益提高和技術的進步都與本學科密切相關。因此，加強本學科的建設，更多更好地培養本學科高層次綜合型人才，是我國社會主義建設的迫切需要。
控制理論與控制工程
學科概況
本學科以工程領域內的控制系統為主要對象，以數學方法和計算機技術為主要工具，研究各種控制策略及控制系統的建模、分析、綜合、設計和實現的理論、技術和方法。控制理論是控制科學及其工程套用的重要基礎和核心內容之一。隨著控制理論的發展和技術水平的提高，控制工程也迅速拓寬領域，豐富內容，並促進控制理論的研究不斷擴展和深化。控制理論及控制工程的套用基礎是準確可靠的檢測技術和自動化裝置；自動控制系統規模和套用範圍的不斷擴大，促進了系統工程學科的迅速發展；對難以用傳統數學方法描述的控制問題、模式識別與智慧型系統的研究將發揮越來越重要的作用。
培養目標
本學科培養從事自動控制理論研究，工程及相關領域內各種控制技術與方法研究和控制系統開發與設計等方面的高級專門人才。
1．博士學位 應掌握堅實寬廣的自動控制基礎理論和系統深入的專門知識；了解本學科最新研究成果和發展趨勢；具有獨立從事控制理論研究或解決重要工程控制問題的能力，並在理論研究或系統分析與設計方面取得創造性成果；至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。
2．碩士學位 應掌握堅實的自動控制基礎理論和系統的專門知識；了解本學科最新研究成果；具有從事控制理論研究或解決實際工程控制問題的能力，並在理論研究或系統設計中取得有意義的結果；能用一門外國語熟練閱讀專業資料及撰寫科研論文。
業務範圍
1．學科研究範圍 控制理論研究，如線性系統理論、非線性控制系統理論、離散事件動態系統與混雜系統理論、大系統理論、隨機系統濾波與控制、分布參數系統控制、自適應控制、魯棒控制、智慧型控制、最優控制、系統辨識與建模、故障診斷與容錯控制、計算機輔助控制系統設計等；工程控制問題，如工業生產過程的建模與控制、工廠綜合自動化、先進生產機械的控制系統設計、機器人控制、電氣傳動自動化、計算機仿真技術等；以及其它相關領域中的控制和自動化問題。
2．課程設定 矩陣論，泛函分析，線性系統理論，最佳化理論與最優控制，非線性控制系統理論，智慧型控制，自適應控制，魯棒控制，系統辨識與建模，隨機過程與隨機控制，離散事件系統理論，控制系統的計算機輔助設計與仿真，機器人控制等。
主要相關學科
模式識別與智慧型系統，檢測技術與自動化裝置，導航、制導與控制，系統工程，運籌學與控制論，系統分析與集成，機械製造及其自動化，機械電子工程，電力系統及其自動化，農業電氣化與自動化等。
檢測技術與自動化裝置
學科概況
“檢測技術與自動化裝置”是運用現代物理。控制理論、電子學、計算機科學和計量科學，研究被控對象的信息提取、轉換、傳送與處理的理論、方法和技術的一門學科，是“控制科學與工程”學科的重要組成部分。檢測技術研究如何將各種反映被測對象特性的參數按照一定的對應關係轉換為易於傳遞的信號，並提供給自動控制系統；自動化裝置涉及控制系統中的感測器、變送器、控制器、執行機構等，包括它們的集成化、智慧型化技術和可靠性技術。
培養目標
本學科培養從事各種檢測技術與自動化裝置的研究、開發、設計等方面工作的高級技術人才。
1．博士學位 應具有自動控制理論、電子技術、計算機技術、套用物理及計量科學等方面堅實寬廣的理論基礎和系統深入的本學科專門知識；了解本學科現狀及發展趨勢；能夠運習先進的技術手段完成本學科領域內的理論研究或技術開發，並取得創造性成果；至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力；有嚴謹求實的科學作風；具有獨立從事科學研究工作的能力。
2．碩士學位 應具有自動控制理論。電子技術、計算機技術、套用物理及計量科學等方面堅實的理論基礎和系統的本學科專門知識；了解本學科的進展和研究動態；能夠進行本學科領域內的研究與開發工作；較為熟練地掌握一門外國語；具有嚴謹求實的科學作風。
業務範圍
1．學科研究範圍 檢測信號的獲取和處理技術，新的檢測理論、方法與技術的研究及其套用，新型感測器、自動化儀表和自動檢測系統的研究與集成，儀表智慧型化技術，可靠性與抗干擾技術，現場匯流排技術，先進控制理論在自動化裝置中的實現與套用。
2．課程設定 矩陣分析，數學物理方程，誤差分析，現代控制理論，近代物理基礎，電磁場理論，數電，模電檢測理論，信號處理，感測器與自動檢測技術，自動測試與故障診斷技術，儀表智慧型化技術，儀表可靠性技術，工業計算機網路和集散控制系統，過程模型化與軟測量技術等。
主要相關學科
控制理論與控制工程，模式識別與智慧型系統，儀器科學與技術，電子科學與技術，信號上信息處理，計算機套用技術。
系統工程
學科概況
系統工程是為了解決日益複雜的社會實踐問題而形成的從整體出發合理組織、控制和管理各類系統的綜合性的工程技術學科。系統工程技術的出現，大大提高了人類認識世界和改造世界的能力。隨著社會的發展，它的作用將更加重要和突出。系統工程以工業、農業、交通、軍事、資源、環境、經濟、社會等領域中的各種複雜系統為主要對象，以系統科學、控制科學信息科學和套用數學為理論基礎，以計算機技術為基本工具，以最佳化為主要目的，採用定量分析為主、定性定量相結合的綜合集成方法，研究解決帶有一般性的系統分析、設計、控制和管理問題。系統工程與控制科學、管理科學、信息科學、經濟學和計算機科學有密切的聯繫。
培養目標
本學科培養從事系統工程領域的研究、開發、設計等方面工作的高級專門人才。
1．博士學位 應具有系統科學、運籌學、控制論及資訊理論等方面堅實寬廣的基礎理論和系統深入的本學科專門知識；有較強的計算機套用能力；至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力；對系統工程領域的一個研究方向的學科前沿狀況有較深刻的了解；能運用系統工程理論和技術，獨立從事科學研究工作並取得有創造性的成果。
2．碩士學位 應具有堅實的系統工程基礎理論和系統的專門知識；有較強的計算機應付能力；掌握一門外國語，能熟練閱讀專業文獻並撰寫論文摘要；具備運用系統工程理論和技術從事科學研究或實際工程工作的能力。
業務範圍
1．學科研究範圍 系統工程理論與方法，大系統理論與方法，複雜系統行為分析，系統建模與仿真，決策與決策支持系統，最最佳化理論與套用，人一機系統綜合集成。
2．課程設定 數理統計及隨機過程，矩陣論，最最佳化理論與方法，系統工程導論，系統工程方法論，管理信息系統與決策支持系統，信息工程，系統建模與仿真，現代控制理論基礎，智慧型控制，計算機網路理論與技術，複雜系統分析，經濟系統分析（巨觀和微觀）等。
主要相關學科
系統科學，控制理論與控制工程，管理科學與工程，信息與通信工程，計算機科學與技術，心理學，套用數學，套用經濟學。
模式識別與智慧型系統
一、學科概況
模式識別與智慧型系統是20世紀60年代以來在信號處理、人工智慧、控制論、計算機技術等學科基礎上發展起來的新型學科。該學科以各種感測器為信息源，以信息處理與模式識別的理論技術為核心，以數學方法與計算機為主要工具，探索對各種媒體信息進行處理、分類、理解並在此基礎上構造具有某些智慧型特性的系統或裝置的方法、途徑與實現，以提高系統性能。模式識別與智慧型系統是一門理論與實際緊密結合，具有廣泛套用價值的控制科學與工程的重要學科分支。
二、培養目標
本學科培養從事模式識別與智慧型系統的研究、開發、設計等方面工作的高級專門人才。
1．博士學位 應具有模式識別、信息處理、人工智慧與認知科學及有關數學領域堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識；對於模式識別與智慧型系統主要前沿領域有深入了解；能獨立開展模式識別與智慧型系統中有關研究方向的專題研究工作，並取得具有創造性的研究成果；學風嚴謹；至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。
2．碩士學位 應具有堅實的模式識別與智慧型系統學科的基礎理論和系統的專門知識；對於模式識別與智慧型系統某一研究領域的進展和學術動態有較深的了解；能夠熟練利用計算機解決本學科的有關問題；具有從事模式識別與智慧型系統中的某一研究方向的科學研究或獨立擔負專門技術工作的能力，並取得有意義的成果；較為熟練地掌握一門外國語。
三、業務範圍
1．學科研究範圍 模式識別，圖象處理與分析，計算機視覺，智慧型機器人，人工智慧，計算智慧型，信號處理。
2．課程設定 隨機過程與數理統計，矩陣論，最佳化理論，近世代數，數理邏輯，數位訊號處理，圖象處理與分析，模式識別，計算機視覺，人工智慧，機器人學，計算智慧型，非線性理論（如分形、混沌等），控制理論，系統分析與決策，計算機網路理論等。
四、主要相關學科
控制理論與控制工程，計算機科學與技術，信息與通信系統，電子科學與技術，生物學，心理學。
導航、制導與控制
一、學科概況
導航、制導與控制學科是以數學、力學、控制理論與工程、信息科學與技術、系統科學、計算機技術、感測與測量技術、建模與仿真技術為基礎的綜合性套用技術學科。該學科研究航空、航天、航海、陸行各類運動體的位置、方向、軌跡、姿態的檢測、控制及其仿真，是國防武器系統和民用運輸系統的重要核心技術之一。導航、制導與控制的發展方向是數位化、綜合化和智慧型化。
二、培養目標
本學科培養從事導航、制導與控制系統的研究、開發、設計等方面工作的高級專門人才。
1．博士學位 具有堅實寬廣的數學、力學、控制理論、信息科學、系統科學的理論基礎，系統深入地掌握航空、航天、航海、陸行各類運動體的導航、制導與控制的專門知識和技術；具有在熟悉本學科國內外現狀、發展趨勢、關鍵技術的基礎上創造性地從事學科前沿課題研究和擔負重大工程技術項目開發的能力；能從事控制科學與工程和其它相關學科領域的高層次的教學、科研、技術開發和管理工作；至少掌握一門外國語，能熟練地閱讀本專業的外文資料，具有一定的寫作能力和進行國際學術交流的能力。
2．碩士學位 具有堅實的數學、力學、控制理論、信息科學、系統科學的理論基礎；系統地掌握航空。航天、航海、陸行各類運動體的導航、制導與控制的專門知識和技術；在本學科範圍內有自己的見解和較強的套用能力；能從事控制科學與工程和其他相關學科領域的高層次的教學、科研、技術開發和管理工作；較為熟練地掌握一門外國語。
三、業務範圍
1．學科研究範圍 本學科研究運動體控制系統的分析和設計，導航與制導技術，火力控制技術，計算機控制系統，智慧型控制及其套用，冗餘技術及容錯控制，對象與環境的建模與仿真，綜合控制系統，導航、制導與控制系統的集成技術。
2．課程設定 矩陣論，泛函分析，數值分析，線性系統理論，隨機過程與濾波，系統辨識，計算機控制系統，最優控制，運動體控制與制導系統，導航系統，火力控制技術，感測技術及套用，信息融合技術，系統建模與仿真，人工智慧等。
四、主要相關學科
