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张钟俊,电力系统和自动化专家,中国自动控制、系统工程教育和研究的开拓者之一。

资料背景

张钟俊电力系统自动化专家,中国自动控制、系统工程教育和研究的开拓者之一。长期从事系统科学、控制理论与应用的研究,在将系统工程用于战略规划和将控制理论用于工程设计方面取得丰富的成果。
11为中国在控制理论赶超国际先进水平,为普及和推广系统工程,为发展中国微型计算机的应用都有卓越贡献。为中国的电力系统、自动化技术和科学管理等领域培养了一大批专门人才。
张钟俊

张钟俊

生平简介

1915年9月23日,张钟俊出生于浙江嘉善的一个普通教员家庭。11岁为求学而离家,就读于上海南洋中学。幼年的张钟俊被誉为神童。他好学强记,兴趣广泛,思想敏捷,不管到什么地方在什么学校,他的成绩总是最优秀的,数次跳级。
1930年9月,刚满15周岁的张钟俊即以杰出的成绩考入交通部所属的国立交通大学。该学院在校内以“基础厚、要求严”著称,严格的训练为张钟俊以后的科学研
三峡水利工程

三峡水利工程

究奠定了扎实的基础。
1934年7月,张钟俊由国立交通大学毕业,获电机工程学学士学位,并以其出众的学业获得中美文化教育基金会的奖学金。是年9月去美国,进麻省理工学院电工系攻读研究生课程。

刻苦钻研

这所世界闻名的学府对研究生有严格的要求。由于发奋学习和刻苦钻研,仅用了两个学期张钟俊就获得硕士学位。又经过不到五个学期,他通过了科学博士的学位论文答辨。1937年12月,张钟俊作为麻省理工学院第一个博士后副研究员留校工作,研究网络综合理论。

日军进攻华东

1938年,日军进攻华东。9月,张钟俊接到家信,得知杭州沦陷,举家避祸湘赣。国破家危,张钟俊心焦如焚,即日请假回国,取道香港,于10月到上海,在祖国的土地上,他看到了日寇的肆意猖狂,看到了同胞在沦为亡国后的悲渗,同时感觉到掘起的顽强不屈的民族精神。张钟俊觉得作为一个中国人负有不容推辞的民族责任。他毅然放弃了回美国继续做博士后的机会,回绝了美商要求他在上海电力公司任职的聘请,于11月进川,担任武汉大学(当时已迁至乐山)电机系教授,时年24岁。不久校舍遭日机轰炸。张钟俊遂去重庆,任国立中央大学电机系教授。
1939年底,张钟俊与交通大学校友一起筹划将交通大学迁往内地。1940年9月,分
麻省理工学院

麻省理工学院

校成立,聘张钟俊为电机系教授、系主任。1942年2月学校在重庆九龙坡重建。为了培养电信方面高级人才,在重庆国民政府交通部等单位资助下,学校委托张钟俊筹建电信研究所。1943年电信研究所成立,张钟俊任主任,研究所正式招收研究生,课程设置参照美国麻省理工学院和哈佛大学。
1945年日本投降后,交通大学从重庆校区迁回上海徐家汇原址,张钟俊继续担任电信研究所主任。在电信研究所其间,张钟俊的研究主题是网络综合理论。后期转向伺服理论。1948年他用布朗(Brown)和凯姆贝尔(Camp-bell)合编的《伺服机构原理》为教材,向研究生讲授控制理论。1950年他应邀在中国科学院长春机电研究所再次讲授该课程。由此而在中华大地上开始了中国的控制理论的教学和研究。
1945年张钟俊回到上海后便兼任上海市公用事业管理局技术室主任。1949年上海解放,1950年“二·六”轰炸后,张钟俊为恢复和发展上海的电力事业做出很多贡献。他主持了上海电网合并工程;领导了第一条过江电缆的铺设;还针对轰炸后上海供电紧张的局面提出均匀负荷和节约用电的一系列措施,这些措施均为上海市政府采纳。

三峡水利工程

由于院系调整,交通大学电信研究所并入中国科学院长春机电研究所。张钟俊的主要研究方向转入电力系统。他曾执笔编制了中国电力事业长期发展规划,参加三峡水利工程规划设计。
1962年他被聘为国家科学技术委员会电力组成员。1958年,张钟俊担任上海交通大学无线电和自动控制系主任。他又重新开展控制理论的研究。

现代理论

60年代前后,控制理论经历了由经典理论到现代理论的飞跃。张钟俊及时抓住控制理论的前沿课题,始终坚持理论与实际工程相结合,1964年,他在研究“远航仪”时,采用了卡尔曼(Kalman)滤波技术。这是国内最早应用现代控制理论的范例之一。
1973年他主持了潜艇惯性导航研究课题。他向参加者讲授了现代控制理论,并用这些理论于实际设计。该项目曾获中国科学大会奖和上海市重大科技成果奖。1979年张钟俊受聘为国家科学技术委员会自动化组副组长。1981年当选为中国科学院技术科学部学部委员。担任国务院第二届学位评议组成员、自动化学科组副组长。他主持的“系统辩识中实际问题的研究及应用”、“预测控制机理和大系统预测控制”和“广义系统反馈控制设计方法”三项研究分别于1986年、1988年和1989年获国家教委科技进步奖二等奖。

倡导者

张钟俊还是中国系统工程和微型计算机应用的首批倡导者之一。1977年,百废待兴。张钟俊及时提出系统工程方法来指导经济建设。1978年,他访美归来就根据自己所见及时向有关方面建议普及系统工程知识和微型计算机的应用。1982年底,张钟俊主持了新疆维吾尔自治区长期发展规划咨询,该课题于1984年完成,并于1986年获上海市科学技术进步奖三等奖,得到中央领导同志的表扬。

麻省进修

对凸极电机短路的暂态过程研究获得创新的见解
麻省理工学院
1934年9月,19岁的张钟俊获得中美文化教育基金会奖学金,来到美国马萨诸塞州(旧译麻省),进麻省理工学院电工系攻读研究生课程。麻省理工学院是世界著名的工科学府,那里总云集着一批来自世界各地的优秀的科学家,备有介绍世界最新研究成果的各种资料。他培养学生注重开拓而不是知识的堆积,一踏进学院,张钟俊象扑进了知识的海洋。他如饥似渴地学习,废寝忘食地钻研,仅用了两个学期便通过了硕士学位论文答辩。为了攀登科学顶峰张钟俊又继续了博士研究生课程
文化大革命

文化大革命

的学习。
麻省理工学院对于攻读科学博士学位研究生的要求相当高。研究生除了学习本专业的课程还必须选择一门理学院的专业作为副科,副科要求掌握该专业大学本科的核心课程知识,还要选学该专业两门研究生课程。电工是张钟俊的主科,他选择数学为副科。
在数学系进修期间,张钟俊结识了控制论的创始人—R.维纳(Wiener)教授。维纳给他讲授傅里叶积分,他深入浅出的讲演,渊博的知识以及杰出的综合能力给张钟俊形象的启迪。张钟俊暗暗将维纳的治学作风作为楷模,因而除了听课还时常个别向维纳讨教,讨论的内容常常超出傅里叶积分。这段经历对张钟俊以后几十年的科研产生了重要的影响。
麻省理工学院是当时少数几个有权授于科学博士学位的院校之一。为了自己声誉,他要求科学博士的学位论文不但内容完整而且要求独特见解,张钟俊的博士学位论文题目是《单相电机短路分析》。
研究凸极电机短路的暂态过程,这是一个多年来悬而未决的难题,其中涉及一个含周期变化的参数的微分方程的求解,张钟俊联想到天体运动规律的获得,天文学家用傅里叶级数来解这类周期参数方程。他大胆地将这种方法用到凸极电机短路的动态方程上,经过严格的论证和巧妙的推断,他终于获得了成功,他第一次在理论上获得了这类电机一个模态常数。
该常数为另一名硕士研究生的实验所证实。论文于1937年12月答辩,与会者对论文给予极高的评价,认为文中应用的方法不只是对电机学,即使对数学研究也是一个创新。

电力事业

为发展中国的电力事业作贡献
三峡水利枢纽
1950年夏,张钟俊赴长春接洽电信研究所工作的移交事宜。事后他参观了东北三省的建设情形,尤其考察了东北三省的电力事业,当时东北的工业水平在国内是比较先进的,这次考察使张钟俊对中国的电力建设的现状有了一个基本的了解。
1952年,根据高等教育部的指示精神,根据中国电力系统方面教育的现状,张钟俊决心翻译一批苏联教材,以提高教学水平,自1953年起,张钟俊翻译了《电力系统稳定》、《电力系统短路》、《电力网及电力系统》、《电力系统暂态过程》和《动力系统运行方式》,还编写了《电力
1978年全国科学大会后恢复研究生制度

1978年全国科学大会后恢复研究生制度

系统电磁暂态过程》。这些书给中国的电力系统教学提供了一套完整的系列教材,不但在当时填补了国内的空白,而且有的书至今仍被高校选作课本。影响深远。
1956年,高教部指派张钟俊出席国务院召开的中国长期(12年)科学规划会议,为电力组成员。会议长达6个月,在决议阶段,会议指派张钟俊执笔电力系统这部分的规划。该规划对此后相当一段时间内中国的电力建设起着指导作用。
1958年,张钟俊出席了中国科学院和水利电力部等四个单位联合召开的“ 三峡水利枢纽工程技术研究会”。任电力组组长。他身临实地进行考察,对发电机的安装、电力传输和电机控制等多个方面阐述了自己的看法,并组织由他领导的上海交通大学输配电教研室承担了部分攻关项目。
会后,张钟俊即着手在上海交通大学建立电力系统动态模拟实验室。这是中国最早建成的大型控制系统实验室之一。该实验室为解决电力系统运行的稳定性、安全性以及电站各种自动控制装置的性能测试提供了实验场所。
鉴于张钟俊在电力界的声望和贡献,国家科学技术委员会于1962聘请他担任该委员会电力组成员。

控制理论

控制理论和应用研究的带头人

自动控制应用于生产
自动控制是张钟俊最主要的研究领域。1946年,在研究网络综合理论时,张钟俊就采用复频率的概念来描述两端口和四端口网络的阻抗,这和当时才形成的控制理论中的传递函数概念和以后才出现的传递矩阵的概念是一致的。1948年,张钟俊在交通大学电信研究所讲授伺服原理、1950年在长春机电研究研究所又讲了这门课程,这是中国历史最早讲授控制理论的记载。
为此,1988年8月,美国电子电工工程师协会(IEEE)的系统,人类和控制专业委员会在中国举办年会,该专业委员会主席将IEEE的会旗赠给张钟俊,以表彰他在中国开创了自动化的教学和研究。

国际交流论文

1956年,张钟俊及其助手完成论文“电力系统中有功功率与无功功率的经济分布问题”,论文运用运筹学方法首次建立了在各发电厂燃料消耗增益相等时的负荷经济分布的条件,首次给出补偿位置的选择及其配置容量的计算方法,这是中国最早涉及最优控制的论文之一,文中提出优化模型与以后最优控制的提法是吻合的。该文后由科学出版社发行单印本作为国际交流论文。
和世界上许多杰出的科学家一样,60年代初张钟俊便以极大的热情关注着卡尔曼和庞得里亚金在控制理论中的新发展。1962年卡尔曼和布西提出了新的滤波设计的时候张钟俊认识到
矩阵方法和现代控制理论

矩阵方法和现代控制理论

新的理论已经脱颖而出了。1964年。张钟俊将卡尔曼滤波技术应用到“远航仪”的接收信号处理中,在中国开创了应用现代控制理论的先例。
1973年,张钟俊接受了潜航惯性导航课题,为此他编写了《矩阵方法和现代控制理论》讲义,向课题组成员讲解现代控制理论,经过两年的努力,该课题完美地结题。设计中,他们再次应用卡尔曼滤波技术对惯性导航系统的反馈信号进行处理,大幅度提高了导航精度。该项研究成果总结在论文“陀螺角速度漂移数学模型的辨识”中,论文获中国科学大会奖和上海市重大科技成果奖。

研究方向

鉴于张钟俊在自动控制理论和应用中一系列开创性的工作,1979年起担任中华人民共和国国家科学技术委员会自动化学科组副组长。1981年当选为中国科学院技术科学部学部委员,自动化分组组员。
1984年,根据控制理论和计算机技术的发展,张钟俊提出了以大系统理论为指导,以微电脑应用为突破手段、形成分布式计算机控制和信息管理的“工业大系统”研究课题,他勾划了工业大系统的研究框架,分析了这类系统信息结构分散的特性,论述了微电脑的基本控制作用,提出了计算机通讯,协调等一系列柔性生产新的研究方向。

卓有成效的研究

近年来,张钟俊带领他的同事们在控制领域的广泛前沿开展了卓有成效的研究,在预测控制、鲁棒控制、非线性控制和智能控制等领域取得了大量成果。
例如在预测控制方面,他们提出了控制和校正分离的新框架,提出双重预测方法,研究了分散系统的预测控制;在非线性控制方面,他们建立了仿射系统的Yokoya-ma型,并用于观测器设计和可线性化结构的研究,讨论了非线性系统的分散扰动解耦设计和分散镇定。这些成果不仅在国内,而且在国际上都具有先进性。

系统工程

系统工程的倡导者和实践者

1977年,中国正从“文化大革命”走向安定和发展,百废待兴。发展规划的制定随即成为一个十分突出的问题,这一年张钟俊出席了广州召开的一次中国学术会议,并作大会发言。
在发言中,他结合国际上许多成功的范例,深入浅出地介绍了系统工程的观点,内容和方法,提出在中国的四个现代化建设中应该推广系统工程。张钟俊的这次发言是中国最早提出应用系统工程的提议之一。
1978年,张钟俊作为上海交通大学代表团成员访问美国,访问期间他与美国的许多系统工程专家交换了意见并访问了国际著名的策略咨询机构——兰德公司。
兰德公司他领略了系统工程在规划和决策中的作用,看到了系统工程实施的全过程,感受到这种方法带来的巨大经济效益,这对他在中国提倡和促进系统工程理论的应用起着极大的推动作用,回国后他经常奔波各地作报告,注意收集应用系统工程成功的例子。1980年,张钟俊再度访美、他在福罗里达大学作了题为“系统工程在中国”的演讲,引起了包括卡尔曼在内的一批科学家的兴趣。
如果说做报告写文章是宣传系统工程,那末张钟俊主持的新疆发展规划的咨询课题便是系统工程的一次实践了。

发展规划

1982年底,上海交通大学接受了新疆维吾尔自治区长期发展规划的咨询。该课题由张钟俊主持。1983年1月,张钟俊率领首批考察组来到新疆,希望通过实地调查能对新疆的资源、生产、消费和潜力等有一个具体的认识。张钟俊带领考察组成员上午听取有关各方面的汇报,下午整理分析。以后又去各地实地考察。2月中旬,他们带了丰富的感性认识和第一手资料返回上海
不久自治区计划委员会又送来了他们需要的数据50万个。张钟俊等对这50万个数据作了整理和分析,通过定性和定量相结合的方法。箤取5万个数据作为建立数学模型的依据,并决定以定量为主、定性为辅的建模方针。
又经过半年的努力,描写宏观经济的系统动力学模型,反映各生产部门间相互依赖关系的投入产出模型和用状态空间描述的动态经济控制模型这三个大型数学模型建立起来了。同时完成了一个附属的特尔菲型专家咨询系统。
应用这些模型获得了新疆地区90年代和本世纪末能够达到的各项经济指标。1984年9月,张钟俊再次率领课题组到达新疆,向自治区各级领导汇报自己的研究成果,详细说明了各阶段可以实现的目标和应该注意的问题,明确了发展方向。《新疆宏观社会经济模型》是中国第一个采用系统工程方法建立的大型地区性社会经济模型。这项研究成果获1986年上海科学技术进步三等奖。得到新疆维吾尔自治区和中央领导人的表彰。
此后,张钟俊还组织人员完成了牡丹江市,常熟市地区和中国钢铁工业发展规划的咨询。

培养人才

积极培养学科建设接班人
从美国回国后,张钟俊始终在高等院校工作,1990年上海交通大学为他执教50周年(自1940年到交通大学工作算起)举行庆祝会,表彰张钟俊为培养学科建设接班人方面作出的杰出贡献。
1978年全国科学大会后恢复研究生制度
1978年恢复研究生制度后,张钟俊即担任硕士研究生导师。1983年国家设置博士学位后,他又任博士研究生导师。1986年国家设置博士后科研流动站,他主持的博士点又首批建立了博士后科研流动站。自1983年以来,张钟俊培养了34名博士,有3名博士后科研人员出站。

培养研究

张钟俊培养研究生讲究“实”、“严”、“新”三个字,“实”是基础扎实。他要求每个博士研究生去选读本校数学系的课程,使他们有扎实的抽象能力和分析能力,他还要博士研究生有计算机操作能力,这些扎实的基础为博士生单独从事科学研究创造了条件;“严”是指推理严格,张钟俊对学生论文都要经过再三推敲,仔细审查其中的逻辑性,对其中出现的“显然可得”这些容易忽视的地方特别注意其合理性;“新”是指选材要新,要敢于接触那些前沿课题,在张钟俊培养的博士中,他们的学位论文都以广义系统、预测控制、机器人、鲁棒设计,非线性系统等最前沿的课题作为研究对象。

突出成就

鉴于张钟俊在培养科学技术接班人方面的突出成就,1988年他主持的博士点评为中国的重点,1989年,以他主持的博士点工作业绩而写成的材料“培养高质量博士,推动学科建设”获得了国家级优秀教学成果奖。

个人简历

1915年9月23日出生于浙江省嘉善县。
出生于浙江省
1930年9月考入国立交通大学电机工程学院。
1934年7月国立交通大学电机工程学院毕业,获学士学位。获中美
出生于浙江省

出生于浙江省

文化教育基金会奖学金,进美国麻省理工学院电工系攻读硕士学位
1935年7月通过硕士学位论文答辩,继续在美国麻省理工学院电工系攻读博士学位。
1937年12月通过博士学位论文答辩,留校任博士后副研究员。
1938年9月离美回国,同年11月任武汉大学电机系教授。
1939年任国立中央大学电机系教授。
1940年9月任国立交通大学重庆分校电机系主任、教授。
1942年2月任重庆交通大学电信研究所主任,招收硕士研究生。
1945年随重庆交通大学迁回上海,任交通大学电信研究所主任。兼任上海市公用事业管理局技术室主任。
1962年8月任上海交通大学无线电系和自动控制系主任,受聘为国家科委电力组成员。
1965年7月中国自动化学会第二届理事会理事,常务理事。
1977年—历任上海交通大学计算机科学系主任,电工和计算机科学系主任,计算机应用研究所所长,系统工程跨系委员会主任,自动化研究所所长。
1979年6月受聘为国家科委自动化科学学科组副组长。
1980年5月中国自动化学会第三届理事会理事。常务理事,副理事长。
1980年7月受聘为中国科学院自动化研究所学术委员会名誉主任。受聘为中国科学院沈阳自动化研究所学术委员会名誉主任。
1981年5月当选为中国科学院技术科学部学部委员(中国科学院士)。
1981年6月任国务院学位委员会工学学科评议组成员,自动化分组副组长。
1985年—中国系统工程学会第二届、第三届理事会常务理事,中国自动化学会荣誉理事西北工业大学等30所大专院校,研究所的名誉校长或名誉教授或顾问教授。
1987年6月国家自然科学基金会第二届学科评审组成员,第二届国家自然科学奖励委员会委员。
1995年12月28日在上海逝世

主要论著

1.《电工原理》张钟俊编著 龙门联合书局1951年8月。
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