万百五

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万百五，自动化和系统工程专家，是中国大系统理论与应用的重要创始人之一。职称教授，江苏南京人。西安交通大学任教，担当博士生导师。对大工业过程递阶稳态优化控制、稳态模型辨识、大工业过程智能控制以及广义稳态的描述和等效优化控制问题都作了深入研究并取得重大成果。

目录

人物生平

万百五，1928年9月6日出生于江苏南京市的一个知识分子家庭。父亲万古蟾为中国动画片创始人万氏兄弟之老二。自幼生长在上海，经历抗日战争时代国家的屈辱以及人民生活极端困苦，万百五从少年时起养成爱国、奋斗、上进的思想。1949年毕业于交通大学电机系电信组，得工学学士学位。上海解放后，考入交通大学电信研究所为研究生，师从张钟俊教授（后为中国科学院院士）。他勤奋学习，政治上要求进步，1950年3月加入中国新民主义主青年团，1951年研究生毕业于交通大学电信研究所（当时无学位制度）。

毕业后万百五留校电机系电信组任助教，勤奋工作。一年后，通过选拔和考试，交通大学推举他为留苏预备生，10月赴北京俄文专修学校留苏预备部学习俄文。次年夏因“海外关系”未能赴苏联留学。但他于1953年5月光荣加入中国共产党。8月他被分配回交通大学，在电力系“工业企业电气化”新专业工作并兼任电力系系秘书。1954年任讲师，1956年兼任系主任助理。1955年初起他为工业企业电气化专业讲授“自动调整理论”课程（即今之“自动控制理论”课程），并翻译苏联该课程的教学大纲和教材，许多自动控制术语译名沿用至今。他主译的苏联该课程教材《自动调整理论基础》（伏龙诺夫著）被工业企业电气化、自动控制等专业作为教材或参考书近20年，培养了一代学人。他是1952年教学改革后国内最先讲授自动控制理论课程的教师之一。

1956年起万百五受命主持筹备交通大学自动控制专业，并赴清华大学进修两年。1958年响应国家号召，作为独子毅然告别上海年迈父母，怀着敬业和奉献精神随学校西迁，并主持了西安交通大学自动控制专业的建立及日常教研工作，任教研室副主任，1960年该专业培养出第一届五年制毕业生。1978年调任西安交通大学系统工程研究所大系统研究室主任，1979年晋升为副教授，1985年晋升为教授。1986年任博士研究生导师。万百五1980、1981年在英国伦敦City Univcrsity系统科学系任客座高级研究员，参加P.D.Roberts教授领导的“大工业过程递阶控制”研究小组。自1978年迄今他以科学研究和研究生培养为其主要工作。

科学成就

中国古代自动装置及其原理分析的研究

1963年起万百五在西安交通大学学报上以“我国古代在自动调整系统方面的成就”为题发表两篇论文，介绍初步收集到的不少珍贵材料及其成就探讨。1965年他汇合成论文“我国古代自动装置的原理分析及其成就的探讨”，发表于自动化学报。论文认为我国古代劳动人民在自动装置上的创造和成就是极其突出的。1991年他又补充新材料为《中国大百科全书：自动控制与系统工程卷》写成新条目“我国古代自动装置”。文中例举：指南车是采用扰动补偿原理的方向开环自动调整系统；铜壶滴漏计时装置是采用非线性限制器的多级阻容滤波；浮子式阀门是用于铜壶滴漏计时装置中保持水位恒定的闭环自动调节系统，又用于饮酒速度自动调节器；记里鼓车是备有路程自动测量装置的车；漏水转浑天仪是天文表现仪器，采用仿真原理的水运浑象；候风地动仪是观测地震用的自动检测仪器；水运仪象台采用仿真原理演示或观测天象的水力天文装置，内有枢轮转速恒定系统采用内部负反馈并进行自振荡的系统。

大工业过程递阶稳态模型辩识

1991年万百五提出利用工业过程在随机噪声下的动态信息辨识过程的稳态模型。

他和课题组以设定点的正常阶跃变动作为输入激励信号，取得过程的输出数据，进行对线性近似动态模型的开环辨识，采用最小二乘估计模型的参数。最后由线性近似动态模型建立稳态模型。重要的是，他们证明：阶跃激励信号对于稳态模型是充分激励的。课题组将该方法推广到多输入多输出工业过程以及一类非线性工业过程。对于双线性、Hammerstein型和Wiener型非线性过程，采用稳态辨识方法和动态辨识方法结合的集成辨识技术，先求整体稳态模型结构，然后再用数次设定点变动所得数据进行模型参数估计，所得的整体稳态模型以及过程导数都是强一致性的。

非凸静态大系统的凸化

静态大系统在分解后采用目标协调法进行协调，这就要求它的目标函数具有严格凸性、存在鞍点，并Lagrange函数具有可分性。对于大工业过程常常采用一些经济指标（如能耗、成本、利润等）作为目标函数，它是非凸的。1986年万百五和课题组采用二次等价性原理及点凸化技术法、梯度偏移，来解决线性系统具有线性约束及目标函数具有非严格凸性的凸化问题，以及输出预估和平衡凸化法来解决非线性系统并具有不等式约束问题。但对一般可分问题具有等式和不等式约束，他们采用乘子及部分罚函数凸化方法。上述诸方法求得的非凸静态大系统最优解都是局部最优解。1998年万百五和课题组把此问题嵌入到一个多目标优化问题中，然后通过p次幂凸化非劣前沿，再从非劣解中挑出原问题的全局最优解。

基于模型未知的大工业过程稳态优化算法

对于模型未知的（大）工业过程，英国P.Roberts教授提出基于系统优化与参数估计集成研究法（ISOPE）的修正两步法。万百五和课题组采用ISOPE算法与分解—协调相结合的自适应法，可以解决工业过程含有与输出相关不等式约束和非凸目标函数问题。课题组提出的双模型法也能解决含有与输出相关不等式约束。他和课题组提出的利用变量增广技术的凸化目标函数法，可以应用于上述诸方法，从而增加它们的在线迭代效率和便于使用者选择增益因子。后他们提出的三环迭代法，一般能进一步减少设定点变动次数，当工业过程呈线性或以线性为主时，效果更为明显。他和课题组将序列模型逼法与分解—协调结合推广应用到大工业过程并形成单迭代、双迭代两种算法，为大工业过程建模与稳态优化开辟新途径。

工业过程的广义稳态优化

工业过程的稳态优化过去都指常值稳态的优化控制。1998 年万百五和课题组提出稳态的概念除常值稳态外，应予以扩充即包括随机稳态、周期稳态、拟周期稳态和混沌稳态。1989年他们对大工业系统建立一套随机稳态优化理论与方法。利用动态信息辨识目标函数及其导数的估价值的基础上，将随机稳态优化问题等价为一个确定性优化问题，子系统模型则采用递阶稳态辨识方法。辨识和优化可以集成在一起形成单迭代及双迭代算法。他们将二次方差分析引入到上述问题中使原最优解获得改善。对广义稳态（特别是混沌稳态），他们利用遍历理论的Borel不变测度积分定义广义稳态集合的中心名义值，并据此对广义稳态进行描述。并给出等效优化问题存在条件及其求解算法步骤。对混沌稳态的优化控制，他和课题组研究和提出等效优化问题及其求解算法步骤。

大工业过程的智能控制

1993年万百五将它定义为应用人工智能的概念和方法，来解决大系统的辨识、

镇定、优化、协调、决策以及故障检测、诊断和定位、处理等问题，其中特别是总结和模拟人在控制和决策进程中的经验和规律。具体而言就是运用神经网络、迭代学习、模糊控制以及由知识库、数据库、学习机、推理机所组成的智能决策单元（专家系统）等来解决大系统的上述问题。他和合作者在大工业过程智能稳态优化方面作了开创性工作。诸如利用（大）工业过程动态信息基于三层或四层前向神经网络建立（大）工业过程稳态模型，可以离线训练、在线更新，优化时可仍使用像SUMT那样的优化算法。基于规则的智能推理决策机构的利用，将大系统理论和知识工程相结合，可以解决问题智能协调、智能稳态优化等问题，简便而实用。具有模糊参数的大工业过程智能稳态优化问题，也是采用基于规则的智能推理决策机构求解。迭代学习控制的引用，使得大工业过程的多次迭代而引起的设定点变动，减轻对工业过程的扰动，避免工业过程的振荡或失稳，缩短动态时间。基于Hopfield神经网络的大系统各种递阶优化智能智能算法，具有非迭代性和快速性。特别是将大系统稳态优化问题通过Hopfield神经网络转化为具有非迭代性和快速性的网络求解一组微分方程问题，对于存在模型与实际差异采用闭环控制的稳态优化问题，一次迭代就可求得最优解。

科学家精神

比起他们的成就 ，大科学家留给我们的更多是精神的财富。他们身上有真正科学家的精神，这种精神更值得我们尊敬。

科学家该有什么样的精神？科学，本身即是探索未知，发现真理，发展先进，改造世界，造福人类的学问，而成为科学家，献身科学事业的人所拥有的精神是：锲而不舍，勇于献身于科学，无私奉献却淡泊名利……

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