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发表人：dujil |
发表时间：2009/1/6 8:17:00 |
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| 本栏论题： |
一个三流大学研究生的高科技创业梦想 [3193] |
偶然从网上看到前辈的奋斗经历，大受鼓舞。摘录如下，以自勉：
一：学习、工作历程
1997从湖南来到兰州，来到甘肃工业大学、这个偏僻西北很普通的三流工科学校读本科，九年过去。自动化本科毕业后，因 为喜欢大海，就和朋友一起去了大连，在一个国有企业的研究所搞传动系统设计/研发工作，工作就是在已有的图纸基础上照葫芦画瓢，根据用户要求稍作作改动， 使用的产品基本上就是西门子/ABB这样全球大企业的产品。这样的工作与研发、创新没有多大关系。当看到那些核心的产品：变频电机，PLC，变频器要从国 外进口时，当看到一个大型的变频器比一辆高档进口轿车还贵，而我们能做的只是生产一个钢铁外壳加上一些电缆时，我很震惊，就想，中国电子产业，制造产业都 去那里了？
2002年8月，工作了一年多，干了5、6个订单，很累，我实在不想做这样的工作了，觉得尽是重复，还很繁琐。我思考我该去做什么，我就想到了考研，说实 话，我从来没有想过我要去考研，我就觉得我因该去做实际的事情，我的脑子也不笨，没有什么事情可以难倒我的。但是现在我觉得我因该提高自己，在理论上提高 自己。我觉得我们不能只知道怎样使用工具，这样我们永远只能是一个体力劳动者，我们还要知道制造工具的原理，这样我们才能生产出新工具来，让别人去使用， 我们才能引领生产力的发展方向，或者至少在某一个方向是这样。不然，我们永远是体力劳动者，让别人交给我们劳动工具，告诉怎样去劳动，而他们只要在高高的 技术壁垒保护下偶尔产生一下灵感的火花就足以模糊我们的心智。说实话，我非常喜欢我的自动化专业，我于是决定去考北航的控制理论与控制工程的研究生。当时 我很穷，第一年每个月只有一千块钱，又欠别人的钱，我几乎没有什么钱买什么参考书，课本也是借的，就做课本上的题。向同学借一些复习资料。由于还要工作， 没有时间复习，只能晚上复习，真是很苦，四个月后，2003年1月，我参加了考试，只考了295分，没办法，本来就没学好。不过总分已经超过了国家 A类 线20分，但是北航是自定分数线，他们定了300分。我没有考上，只好又调剂到了我的母校：甘肃工业大学。此时我决定好好学习三年，不能再像本科那样把不 在乎，荒废了学业。
2003年我们那一届研究生有些幸运，那一年，我们电信学院与清华大学搞了一个教学项目，学校为提高 青年教师的水平办了一个所谓的“清华班”，由清华大学自动化系的教授上研究生课，我们研究生也当然的成为授课的对象，当时，《线性系统理论》由郑大钟教授 讲，《系统辨识》由肖德云教授讲，《神经网络与模糊控制》由张乃饶教授讲，他们都是教材的作者，教学之认真若非亲历很难想象，《鲁棒控制》由钟宜生教授 讲，《故障诊断和容错》由叶昊老师讲，《现场总线》由阳宪惠教授讲，她还是我的老乡呢。因为是集中时间授课，授课时间短，每门课程都在两周左右的时间结 束，那个时候每天上午、下午甚至晚上都排满了课程，说实话，当时在课堂上不可能搞懂，但是课程讲完后有很多的自学时间，留了很多的作业和实验，可以慢慢的 去消化，去做作业和做实验，几乎每天晚上都要学到11点多，10点钟前在教室自习，10点后回到宿舍作仿真试验，写算法，很多算法不允许使用Matlab 的工具箱函数，例如：系统辨识要自己写各种最小二乘递推算法，模糊控制和神经网络也要改变结构和参数、控制器脱离工具箱函数。在本科时主要使用TC编程， 接触过Matlab，当时不懂，就觉得很厉害。通过“清华班”的高强度学习，以及数学基础课、其他专业基础课如《最优控制》的学习后，我开始慢慢觉得我的 能力有了提高，对本学科的总体认识能力，对学科问题的产生、问题的提出、问题的解决方法都有了一定的认识，特别是《线性系统理论》，700页的书，从第一 页到最后一页，我在三年中认真看了不下三遍（利用假期），上面几乎所有公式我都推过，几乎所有的的题我都做了，大部分可以仿真的例子我也作了实验。这本书 很多部分内容都与chi-Tsong Chen（纽约州立大学石溪分校教授）写的《Linear SystemTheory and Design》这本 书相关，这或许与郑大钟教授在纽约州立大学石溪分校做过访问学者有关系。这本书中也有些缺陷，有些问题没有说清楚，还有些书写上的错误（因为公式非常 多），例如：状态反馈输出调节器的综合就没有讲清楚，这使 我觉得需要学习更为深入的内容，由上面提到的问题，我选择了著名控制论专家Wonham（旺纳 姆）教授的书《线性多变量控制—一种几何方法》，这本书的难度很大，很难读，用的是抽象的几何空间的方法，需要精通线性代数、抽象代数。这种抽象的好处就 是很方便的给出问题的综合方法。在一个重要问题：输出调节综合上，这本书写得很清晰，但非常难懂，书中给出的参考文献特别是Francis教授及其与 Wonham教授（他们都是多伦多大学的教授）合作写的几篇文章无法得到，我于是给Francis教授写了一封信，一天后，教授给了我回信和文章。这让我 震惊，国外的教授与国内（大陆）的某些教授真是两样! 后来根据这本书和一些论文，我把《线性系统理论》中没有讲清楚的几个问题整理了清楚。
在研究生的第一学期结束的时候，也就是2004年初，我无意看到了一篇发表在《中国科学》上的文章：《四级倒立摆的变论域自适应模糊控制》，作者李洪 兴教授，这是全世界首次实现四级倒立摆控制这个极为困难的控制难题，这一成果将在一般和尖端领域有着极为广阔的应用。这个这篇文章勾起了我很大的兴趣。第 二学期期末的时候，我的Matlab水平有了很大的提高，我决定试一试，仿照文章做一下仿真，然而真正做起来后遇到了很多困难，毕竟根据一篇文章来做仿真 还是有难度的，系统和控制器都很复杂，我花了近两个星期的时间搭建倒立摆的Simulink 模型，每天要工作10个小时以上，大量繁琐的参数计算。我又 花了一个多星期设计模糊控制器，因为那是一个自适应模糊控制器，要设计一个完全脱离工具箱的模糊控制器，就要首先生成一个基本模糊控制器，再填入具体参 数，再改进控制器结构，最后生成一个模块。当一切都做好后，仿真结果却不对，我很受打击，每天都反复作仿真，反复修改，晚上在回宿舍的路上冥思苦想到底问 题在哪里，突然有一天仿真结果出来了，和论文中的一样！那一刻我真是高兴极了！这样的文章才叫真正的文章！接下来我休息了一个星期，我又有了一个想法，我 想，是否能够用硬件去做一下模糊控制器的实现？首先我想到，对于倒立摆这样复杂的控制对象，对于这样复杂的控制器设计，什么样的硬件才能满足要求？单片机 肯定不行，一是运算速度不够，二是要写出这样复杂的控制器C算法难度太大，耗时太长。我决定使用高性能DSP（数字信号处理器），我选择了TI（德州仪 器）的开发套件：TMS320C6000 ，其最强的C6713DSP芯片，具有每秒13.5亿次的浮点运算能力。使用这个开发板的最大好处就是可以和 Matlab结合，使用Matlab 的集成工具，直接由仿真的Simulink模型生成DSP芯片的可执行代码！使得控制器硬件代码生成过程简化。但是 这个过程说起来容易做起来难，如此复杂的控制器能否顺利生成代码？也是一个大问题。经历很多次的失败，终于生成了无错误的DSP 代码，Matlab再次 显示了它的强大，它让人佩服。代码的生成是重要的一步，下一步要证明代码是否能正确运行，由于没有四级倒立摆可供使用，试验就不可能做成一个闭环控制系 统，因此只能做开环试验：即首先由Matlab仿真得到数据，保存起来，然后使用RTDX（实时数据交换）技术，以一定的频率从计算机向DSP传送仿真时 的输入数据，DSP的控制器代码处理输入数据，得到一个控制器输出数据，比较控制器的输出数据和仿真时的输出数据，看两者结果是否相同，这样就可以验证在 一定采样频率下控制器DSP硬件实现的可行性。我分别作了采样周期为0.01秒和0.001秒的试验，在0.01秒采样周期实验时，得到的结果和仿真数据 完全一样，在0.001秒采样周期实验时，得到的结果和仿真数据至少在小数点10位后面是一样的，结果令人惊讶，这说明：一，DSP的控制器代码生成是正 确的！二，在很高的采样频率下（对于控制系统来说，0.01和0.001是很高的采样周期），DSP能以很高的精度来完成模糊控制器硬件实现。这说明，在 可行性上，控制器的DSP实现是没有问题的，甚至是一个相对简单、流程化，真实控制效果更好的一种实现方法。当然要在实际中可用，还有很多的工作要做。在 完成了以上的工作后，我决定再做一下三级、五级倒立摆以及柔性连接倒立摆的仿真实验，当然在方法上没有什么改进，最终我也完成了这样的实验。在2005的 《控制与决策》杂志上，发表了罗成等人的关于五级倒立摆仿真的文章《基于LQR和模糊插值的五级倒立摆控制》，总体上来讲， 这篇文章没有什么大的新意。
完成上述的实验后，我再也没有做有关倒立摆控制方面的东西，2005初年的时候，导师申请了教育部春晖计划的一个项目，做长 输管道（特别是天然气）泄漏检测与定位系统研究和开发，我开始做软件系统的开发，导师只有两个研究生，另一个是女的，我只有一个人做开发，当时不懂c+ +,不会使用VC++6.0，只在本科时候写过C算法和汇编，都忘得差不多了。我直接从C++学起，同时开始使用VC++6.0，自己捉摸，首先我在一个 多月内把一本C++ 的书看完，把书上大部分例子的程序调试完。这个过程也熟悉了VC++6.0编译器的使用，接下来要做两部分：一，算法开发，二，软件 界面开发。 算法包括：小波分析算法，SPRT（优化序列分析）算法，这是最主要的两个算法。软件界面设计也很重要，你要从使用者的角度来看问题，要把一 切复杂工作隐藏起来，只提供一个简单方便的用户界面。事实上，做实际工作与搞理论研究是非常不一样的，实际遇到的问题何其之多，每天要工作10多个小时， 一个人做太孤单，又没有人可帮助，一个问题好几天，甚至好几星期不能解决，那种感觉会无比沮丧，信心受尽打击，如果没有坚强的意志是不可能坚持下去的，看 MSDN太慢，有什么问题我就在网上找， |
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