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蒋慰孙
发布人: 发布时间: 2014-12-19 作者: 访问次数: 248

蒋慰孙(1926~2012),上海嘉定人。过程控制专家,中国工业自动化学科的开拓者之一。1947年毕业于交通大学化学系,1952年院系调整至华东化工学院任教。1950年代起为学校筹建化工自动化专业,开设课程,从事硫酸、合成氨生产过程自动化的研究。他将过程知识与自动控制技术相结合,追求理论与应用的统一,在过程动态数学模型的建立、控制策略的提出、操作优化方法的设计开发以及生产调度方案的制定等方面,提出了一系列的理论和方法并应用于工业生产实际,为中国化工企业生产过程自动化的发展、工业自动化专业的本科与研究生教育做出贡献。获国家科技进步三等奖、国家教委科技进步二等奖(6项)、化学工业部一等奖、“全国优秀教师”称号等多项奖励。曾任中国自动化学会常务理事,中国化工学会自动化学会第二届理事长,中国微生物学会生化过程模型化与控制学会理事长,上海市自动化学会副理事长,化工部生产过程自动化专业指导委员会主任,担任过《自动化学报》、《仪器仪表学报》、《控制与决策》、《化工学报》等学术刊物的编委和顾问。

 

 

一、成长历程

192658日,蒋慰孙出生于江苏嘉定县的黄渡镇(现属嘉定区),排行老大。他从小天资聪颖,懂事又好学,深受父母和师长的喜爱。7岁时,父亲为其“延师入学”,虽是老式的教学方法,所学的却是新式课程,语文、算术、英语样样俱全。11岁,蒋慰孙转入江苏省立黄渡乡师范附小读书。小学毕业时,抗战爆发,全家迁往上海,蒋慰孙先后入读中国中学、大同大学附属中学。1943年考入交通大学化学系,师从著名学者潘承圻、顾翼东。大学期间,他接触到一些进步的学生社团,坚定了他“科学救国”的抱负并为之刻苦钻研。1947年蒋慰孙大学毕业后,由当时的系主任潘承圻教授介绍,到南京的绝缘电器公司(后更名为南京电瓷厂)工作,从事窑炉焙烧的技术管理。1948年冬回上海,在进修中学、承德中学任教。19498月,蒋慰孙重回母校交通大学,担任化工系助教、讲师,并在苏元复教授领导下参与组建化工原理实验室。1952年全国高校院系调整,他随之被调到新创建的华东化工学院,先后在化工原理教研组和化工机械专业教研组工作,业余时间积极自学化工仪表及自动化专业知识,主讲过化工原理、化工机械、化工自动化及仪表等课程,参加过化工、化工机械实验室的创建。

解放初期及之前,我国的化工生产过程自动化几乎为零,除为数不多的计量仪表与调节器外,各种控制基本上都得靠繁重的体力劳动来替代。1953年后,我国开始从苏联成套引进化工装置,兴建了吉林、兰州、太原三大化工基地,并分别于1957年、1958年、1961年投产。即使是这样的企业,其自动化水平也很低,各种仪表重复使用,装置繁琐而复杂,仅对一些辅助参数做到了简单的定值调节,而对变换炉温度、合成塔温度等主要参数仍以人工调控为主,基本谈不上自动化。

随着化工厂规模的扩大和生产产品的增加,亟需化工自动化及仪表方面的专业技术人才。1956年,浙江大学与天津大学首先在国内创办化工自动化专业,1958年华东化工学院也开始在化工机械专业的基础上筹办化工自动控制专业,为化工企业培养专门人才。由此,蒋慰孙从化工机械教研组调到自动控制教研组,并担任教研组副主任,与吴步洲教授等一起筹建新专业。新专业在国内刚刚起步,没有现成的教学方案和教材,蒋慰孙与同事们一起制订教学计划,编制各门课程的教学大纲,筹建化工仪表及自动化实验室,编写化工自动化方面的教材,指导学生的各种实践环节和毕业环节。在没有现成的教学范本情况下,他带领教研组同事先后编成了《化工仪表及自动调节》、《化学生产过程自动化》、《化工过程自动调节原理》等讲义,且各成体系。其中《化工过程自动调节原理》这本讲义是他独立编写的,50余万字,经多届学生试用,效果良好,后被化工部教育司指定为该课程的“交流讲义”。在教育部与第一机械工业部主持的“热工仪表教材选编”会议上,蒋慰孙担任副组长,负责相关教材的编写工作,并参加了《化工仪表及自动化》一书的编写。后他又在《化学生产机器及设备》一书中担任“传质过程及设备”部分的内容编写,计20余万字。蒋慰孙不但负责和参加了化工自动控制专业各种讲义和教材的编写,还亲临课堂为学生首开这些课程。他讲课深入浅出,言词风趣,充分调动学生的学习兴趣,取得了很好的教学效果。

在教研室老师的共同努力下,学校的化工自动化专业成为国内开设早、质量好、声誉高的专业。在此基础上,该专业于1962年又开始招收研究生,为国家培养更高层次的专业人才提供服务。

在学术上,蒋慰孙勤奋钻研、努力肯干,积极为工厂解决生产中遇到的实际问题,进行技术革新。他多次下厂与工人一起搞革新,得到有关工厂的领导和工人们好评。20世纪五六十年代,运动多,还要经常下乡与农民一起参加体力劳动,没有时间和机会走出去听课进修,他完全依靠自己的钻研和下厂学习来提高业务水平。1961年他被晋升为副教授,1978年晋升为教授,1981年成为国务院批准的首批博士生导师。1981年学校成立自动控制与电子工程系,他任第一任系主任;1985年成立自动化研究所,他任第一任所长。其间,蒋慰孙还同时兼任过学校的教务长、继续教育学院院长、研究生院(筹)院长等职务。

 

 

二、化工自动化专业发展的产学研结合之路

20世纪50年代,化工自动化研究在国内尚属初创阶段,如何“急国家所急,急生产所急”,使生产、科研、教学三结合,促进化工自动化专业乃至学科的迅速发展,蒋慰孙积极探索、勇于尝试并取得了诸多成效。他先后与上海化工研究院合作,在试验厂开发硫酸生产自动化项目中担任方案拟定、试验步骤确定、实地调试、总结报告执笔等工作。该项目有10多个控制回路,其中有些非常有特色,在当时产生了很大的影响;与吴泾化工厂合作,开展过程动态数学模型和生产优化的研究,研制了计算机控制方案。他带领教师和学生,在生产现场搞毕业设计,不仅完成了一批很有实效的自动化项目,使企业因此获得了经济效益,而且培养了学生解决实际问题的能力。

正当化工自动化专业蓬勃发展的时候,“文革”运动爆发,使正常的教学、科研工作受到极大的破坏。学校不能正常开展工作,学生也不能上课,教授们一夜之间成了“反动学术权威”,都得靠边站,接受“劳动改造”,蒋慰孙也是其中之一。在当时“谁专谁反动”的极端气氛下,他仍然坚持学习,只要环境允许,他就如饥似渴地学习现代控制理论,学习各种新的专业知识,潜心思考化工自动化专业的发展方向,牵挂工厂企业的科研项目。1972年他获到“解放”后,就立即与学生一起赴有关工厂进行“教改”,与工人们一起,从事工厂自动化项目的设计、改造和施工,取得了可喜的成绩。

“文革”结束后恢复高考,教师与学生一样欢欣鼓舞。蒋慰孙对新生格外爱护,十分注意因材施教,教学相长,充分发挥学生的学习积极性和主动性,培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。他为学生重新开设了控制理论、控制工程和一系列选修课程。为了吸收国外的先进科技,他向学校建议,聘请国外知名专家来校讲学,介绍自动控制领域最新的发展动态和国外在某些研究领域所取得的成果。此举不仅使教师和学生了解了国外的学术动态,也促进了学校与国外高校和科研机构的联系。专家来校讲学期间,他亲自担任翻译,将学校取得的研究成果向国外同行介绍,加强交流,提高了学校的声誉。他十分注意理论与实践相结合,坚持教学为国家的经济建设服务,将培养学生的重点放在应用基础理论和自动化项目的实践上。多年间,蒋慰孙与他的研究生在控制理论及应用领域进行了深入系统的研究,取得了许多理论研究和应用成果,多次获得国家和省部级的奖励。

蒋慰孙团队,在化工过程的动态数学模型的建立与控制,特别是对分级过程和分布参数过程、精馏塔的建模和控制方面,开展了大量的研究工作;在系统辨识、过程建模和模型简化等方面有所创新;在多元精馏、中温变换和固定床催化等方面均有成果。

过程动态学方法的发展得益于过程工艺内在机理的开发研究和计算机科学与技术的迅速发展,密切结合化工生产实际,研究并开发有助于辨识技术推广和应用的有效途径。如闭环系统辨识技术、辨识软件包、最优输入信号设计方法等;在系统辨识方面提出了块脉冲算子方法,该法可适用于辨识一类非线性、双线性、时变线性的确定性系统,在随机系统的辨识方面也取得有意义的成果;采用过程动态学的方法,分别对工业规模的复杂对象,如精馏塔、固定床反应器、聚合反应器和生化反应器等研究并开发了过程动态模型;为便于计算机实时控制,探讨了几种新的模型简化方法,如化简到变系数状态方程的方法和对非线性分布参数过程提出用集中化再双线性近似的方法等。1986年,《过程动态数学模型的研究》课题获国家教委科技进步二等奖。

在大型化肥生产优化与控制、炼油装置生产过程优化等方面,倡导工艺与控制理论相结合,应用新型优化方法,取得了很大的经济效益。

20世纪80年代以来,随着合成氨工艺的不断进步,自控水平的日臻提高和计算机硬件技术的迅猛发展,对合成氨生产的优化理论探索十分活跃。由于系统庞大,为减少计算工作量,大多停留在局部系统的优化。用常规的集中方法无法解决合成氨系统的优化问题,大系统分解协调技术为此提供了新的工具。但以往这类研究还局限于交通管理和河流污染控制等离线问题以及大规模线性问题,对实时控制的研究进展迟缓。四川化工总厂二化分厂为中国第一套投产的大化肥引进装置,1983年开始应用计算机进行过程控制和生产管理,对氢氮比等5个关键参数实现了闭环控制。1986年厂方扩充了硬件,引进美国FOXBORO公司功能多、容量大的SPECTRUM集散控制系统,并在第一阶段应用计算机基础上,同华东化工学院自动化所、上海化工研究院合作,进行国家“七五”重点科技攻关项目之一——《化肥生产过程计算机控制系统》的开发研制工作,目的是开发和投用计算机对大化肥装置复杂参数控制和系统优化控制,取得最大的经济效益,推动现代控制理论的工程应用。早在1983年,蒋慰孙就参加了对四川化工总厂计算机控制项目的论证分析,协同化工部科技局(现为科技司)领导,根据“两步走”的设想,提出总体方案及目标,对这一课题进行了详细的综述分析,确定采用大系统优化方法。在具体实施过程中,他及时组织课题组成员进行研讨,确立总体思想,并对出现的问题进行分析和选用针对性的技术措施,保证了任务的圆满完成。

大系统优化软件,子程序上百,语句数愈万,自动化所的研究人员在实验室调试经常通宵达旦,最长一次连续运行了80多个小时,去现场调试10余次,度过了数百个工作日,经常白天进厂调试,晚上再回住处上机修改程序,正是这种毫不懈怠与忘我的攻关精神,让他们抵御了商品经济大潮的冲击、横向联系的种种实惠的诱惑,未给项目进展带来任何影响。项目组在四川化工总厂30万吨/年大型合成氨装置上实现对200多个工艺参数的数据采集、记录、存贮、画面显示、处理加工和输出报表等功能;对原5套(氢氮比、水碳比、一段炉出口工艺气温度、一段炉烟道气残氧量、合成回路惰性气量)关键工艺参数控制系统加以改进、提高的同时,新投运了难度更大的一段炉炉管温度均匀控制、氨合成塔床层温度优化控制和脱碳再生双塔温度均匀控制;首次投运了大系统优化控制,在线修正单元控制级的设定值,使系统在运行中不断趋向优化控制点,优化系统投运率大于80%。该项目对大化肥装置的计算机二级控制在国内是第一家,可在不增加硬件装备下节能增产,在其他大化肥装置上推广应用。该项目荣获1991年度国家科技进步三等奖。

在智能控制、化工生产过程生产调度、故障检测与故障诊断、容错控制、工业过程综合工况监控等研究领域,均取得了重要成果。在过程智能控制方面:(一)、提出了一种基于变量分布和模式识别的建模与控制新方法。定义了系统的特征变量,提出了特征变量的选取原则和方法——专家系统方法和模糊综合评判方法,建立了基于变量分布的特征模型,分别提出了基于特征模型的智能控制和直接基于变量分布的智能控制方法,该方法将一个高维的多级问题变为一个低维问题,将无限维的分布参数问题化为有限维的集总参数问题,便于求解。该方法在特征变量的选取中,考虑了随工况变化的性质,能适应各种不同的工况条件。以精馏过程为例进行了仿真和实验研究,结果证实了该方法的有效性。基于模式识别的智能控制方法,为在那些难以用传统定量方法的描述的场合实现建模、状态估计和优化控制提供了一条新的途径。(二)、在专家智能控制方面,提出新的智能控制算法结构和参数的专家式学习方法,新的一般性智能控制系统(ICS)的建模方法,以及适合于工业过程特点的专家系统新结构。利用人工智能技术来表达操作者的经验和知识,设计了一种新型的控制算法结构,它能有效地在线适应瞬态过程的不同运行状况。提出三种新型的控制功能,应用AI中的问题归约原理,将总的控制问题归约为三种控制功能:即时控制、制动控制、位置学习控制。各种具体的控制功能,又根据瞬态过程的不同运行状况,归约为具体的控制算法,直至归约为控制参数。在将控制算法归约为控制参数的过程中,为了减少阈值型参数,采用了模糊集合理论。所设计的控制算法结构,具有在线适应瞬态过程不同运行状况的能力,控制算法只有5个参数,便于实施。仿真研究表明,该控制算法结构有效可行。(三)、基于人工神经元网络(ANN)的智能控制的系统研究,提出了新的无模型控制等新方法。(四)、针对复杂关联的多级多品种半连续和间歇过程,提出了新的智能优化调度策略。1995年,《过程智能控制与调度》课题获国家教委科技进步二等奖。

蒋慰孙负责主持了多项国家自然科学基金、国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关项目,不仅在科学研究上取得了显著成绩,而且著书立说,先后出版了10部著作,其中《过程控制工程》(与俞金寿教授合作编著)获1992年全国优秀教材奖。几十年来,他共发表学术论文400余篇,获得国家、省部级科技进步奖13次。先后培养了27名博士研究生,数十名硕士研究生,这些学生在他的言传身教下,不仅业务过硬,而且富有创造精神,毕业后都自己的岗位上成了骨干,其中不少人走上了领导岗位,成为大学校长、学院院长、研究所所长、系主任或企业的负责人,为社会做出了重要的贡献。

 

 

三、甘当先锋,勇于实践教学改革

1981年,蒋慰孙接受了在化工自动化专业与电工教研组的基础上筹建自动控制与电子工程系的任务。他首先合理地进行组织调整,在校内第一批将“专业教研组”分解成“教学科研组”,积极贯彻系办专业的精神。在他的具体领导下,创办了理化电子工程新专业,并于1982年招收新生。为了适应科技日益发展的需要,他调集力量,将计算机课程分出来,单独成立微机教学科研组,并增设微机实践课程,大力增强学生应用计算机的能力。为了切实提高师资水平,他给中年教师压担子,让他们担任研究生教学指导教师,推荐编书,担任专业学会中的职务,使中年教师有更多机会参加实践并与学术界保持密切联系。根据高校师资队伍建设要求,他向校部倡议,让青年教师进修研究生课程,达到研究生水平的具体规划。除行政职务、科研任务外,他还承担了许多教学工作。他既为研究生讲课,又为本科生讲授专业必修课及选修课,为工艺类专业学生讲授技术基础课,还为进修班上课,每学期的教学工作量巨大,如曾为研究生和本科生同时开设课程有12门之多。自动化研究所成立后,他同样非常重视学科建设和师资队伍建设,研究所在论文发表、获奖成果及研究生和本科生培养等方面成绩显著,1988年各项指标被评为全校第一。

1985年,学校领导换届后,他被邀请担任教务长和研究生工作负责人。这时候,改革的浪潮在校园内汹涌澎湃,他为这种热情所鼓动,尽管这时他已年近花甲,但仍欣然受命。他说,这好比参军,无论如何要当好公仆,而不是为了当官。他从不追求权力,赞成学术民主,主张尊重教师。当时学校实行“三长制”(即学校设立教务长、总务长、秘书长),他努力执行学校领导的改革思路,力求使各项工作做到平稳有序。如学校要实行学分制和教师挂牌上课,这在当时的情况下是新事物。由计划硬性安排转变为学分制和教师挂牌上课,给学生有充分的选课自由,但对教师和教务人员则增加了许多工作量和压力。为了推进这一改革措施,他做了大量的调查研究工作,充分听取教师和学生的意见,事前安排进行模拟练习,使教务管理人员熟悉该工作,同时做好教师的思想工作,使教师全力支持学校的改革。由于工作到位,全校性执行学分制的工作开展后,没有发生任何的混乱。学校的这项改革,一直实施到现在。蒋慰孙担任教务长期间,坚持实行管理必须要服务于师生的观念。由于长期存在的“机关干部”观念,学校的管理人员具有的是“管理”思想,而不是“服务”概念。蒋慰孙认为,管理队伍是直接为师生服务的,所以一切工作都要为师生着想,尊重教师,尊重学生。他坚持要教务处给每位上课教师分发任课时间表,晚自修时偶遇教室不开门,他自己去找管理人员解决,并向学生致歉。每逢由他主持会议,他一定第一个到场,迎候出席会议的人员,带头改变“当官做老爷”的工作作风。他认为,不管是教务长、校领导,还是普通教师,都是平等的,要建立校领导与教师间的平等的人际关系。为了倡导学生追求广博的知识,他亲自开设中国文学选修课,在为大学生讲授中国文学的同时,对学生进行爱国主义教育,既拓展了学生的知识面,培养学生的文学素养,又弘扬中华民族的传统精神。由于他对学校发展的突出贡献,他被评为19881989年度上海市劳动模范,1989年他获“全国优秀教师”称号。

1996年,蒋慰孙年届70岁高龄,他在为我国的过程控制事业、为我国的教育事业奋斗了几十年后,光荣退休。老教授人虽然退休了,但他对国家教育事业的拳拳之心依旧,他依然关心学校的发展,关心学生的健康成长,关心过程控制领域的发展。他积极参加各种社会活动和学术交流活动,为学生开讲座、作报告,坚持科研工作不放松。他认真地总结自己几十的教学经验,坚持笔耕不辍。老骥伏枥,志在千里,他不断追求新领域的热情不减,依然思维敏捷、视野开阔、不断创新。他平易近人、诚朴谦和、治学严谨、品德高尚,不仅是一位在同行专家中享有盛誉的学者,同时也是一位孜孜不倦的探索者。

 

 

四、主要论著

蒋慰孙.1964.化工自动化.上海:华东化工学院出版社.

蒋慰孙,章先楼.1966.化工仪表及自动化.北京:化学工业出版社.

蒋慰孙,徐功仁,陈彦萼等.1982.化学工程手册:化工自动控制.北京:化学工业出版社.

祝如松,蒋慰孙.1982.闭环辨识与开环辨识的比较应用.信息与控制,(5)18-2152

蒋慰孙.1983.精馏塔动态特性的几个问题.化工自动化及仪表,(1)1-7

蒋慰孙.1983.过程动态学和控制的过去、现在与将来.炼油化工自动化,(2):1-972

蒋慰孙.1984.进一步加强过程检测控制仪表与系统之间的纽带. 自动化仪表,(6):1-6

黄道,蒋慰孙.1984.氨合成塔的动态特性研究.华东化工学院学报,(3):369-378

叶银忠,潘日芳,蒋慰孙.1985.动态系统的故障检测与诊断方法.信息与控制,(6)27-34

蒋慰孙,俞金寿.1986.化工过程动态数学模型. 北京:化学工业出版社.

黄道,蒋慰孙.1988.大型合成氨装置仿真及分解——协调法操作优化.化工学报,393):335-346

蒋慰孙,俞金寿.1988.过程控制工程.北京:烃加工出版社.

蒋慰孙.1988.系统控制.上海:华东化工学院出版社.

蒋慰孙.1989.对八五期间我国化工自动化发展的看法.化工自动化及仪表,165):1-4.

王行愚,蒋慰孙.1989.块脉冲牌算子及其应用.上海:华东化工学院出版社.

蒋慰孙.1992.过程与控制.北京:化学工业出版社.

顾幸生,蒋慰孙.1995.线性时变大系统递阶控制的一种新方法.控制理论与应用,123):274-283

蒋慰孙,叶银忠.1997多变量控制系统分析与设计.北京:中国石化出版社.

蒋慰孙.1999.对专家规则控制的若干看法.化工自动化及仪表,265):1-4

何衍庆,俞金寿,蒋慰孙.2004.工业生产过程控制.北京:化学工业出版社.

 

 

 

主要参考文献

蒋慰孙人事档案.华东理工大学档案馆馆藏全宗.

中国科学技术协会.2001.蒋慰孙//中国科学技术专家传略·工程技术编·自动化仪器仪表卷2.北京:机械工业出版社.

 

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