PDF《学科史林》

5 学科史林 控制科学国内早期传播和 教学的点点滴滴 万百五 西安交通大学 系统工程研究所 重温历史记忆,不忘砥砺前行 ―― 格言.

前言 自动控制和自动化在18世纪以前是能工巧匠手中的 技艺 . 控制科学的发展历史最早可以追溯到19世纪60―70年代 英国詹姆斯?麦克斯韦(Maxwell) 以及旧俄И?А?维什涅格拉茨基 (Вышнеградский),对在当时被广泛应用的瓦特调速器控制 的蒸汽机中出现的不稳定现象的研究.到20世纪40年代经典控 制理论逐步形成,并出版了一批以伺服机件理论为名的书籍. 这些成就吸引了始终关注国内电机工程发展的、早年在国 外学有成就的、有创见的学者,如萨本栋、张{俊等的关注. 经过他门为首的一代人的努力,开始了控制科学在中国的传播 和教学.关于这方面有教育部高等学校自动化专业教学指导委 员会编写的《自动化学科专业发展战略研究报告》(2007年高 等教育出版社出版,以下简称 研究报告 )[1] 进行了简单记述 (图1). 本文作者就亲身经历了控制科学在国内的初期传播和教 学,在此作些补充、说明和个别的更正.一些经历者、知情人 次第作古,弄确实有些历史细节显得格外重要. 图1 《自动化学科专业发展战略研究报告》

6 1)上世纪40年代萨本栋的《伺服机件》报告 据 研究报告 刊载(第3.2节): 1947年左右,中国电机 工程师学会在上海举行年会(或会议).著名电机工程专家萨本 栋(图2)作了伺服机构(Servomechanism)的大会报告 [1] .本文 试图查实会议的时间、性质、地点以及学术报告的内容. 上文 中国电机工程师学会 是现今的 中国电机工程学 会 的原名,成立于1934年,1958年改现名.创立初期著名电 机工程专家李熙谋、顾毓L等曾任会长职务[2] .李熙谋(1896― 1975) 曾获得美国麻省理工学院(MIT)电机工程硕士学位、 哈佛大学哲学博士学位.抗战胜利后任上海市教育局副局 长,并兼任交通大学教授、教务长,1975年病故台湾.顾毓L (1902―2002年)曾留学美国麻省理工学院得科学博士学位, 曾任清华大学工学院院长、中央大学校长等职务.1946―1947 年时任上海市教育局局长兼交通大学教授,是江泽民的老师. 1950年去美国任教,改革开放后曾回国讲学. 今互联网查到从1946年《电工》杂志上所载的、在1946年 (民国35年)12月在交通大学工程馆12A教室举行过中国电机 工程师学会的大会专题讨论会的共5次报道.图3是《电工》杂 志上所载的、其中第五次大会专题讨论会的报道[3] . 另据当时的交通大学电信研究所研究生陈太一(1921― 2004年,后为中国工程院院士)回忆这次中国电机工程师学 会的年会(或会议)是在1946年末,并且会议地点在交通大学 (上海徐家汇)[4] . 20世纪80―90年代,一次我 和恩师张钟俊教授谈起这次会议 和这个报告,他告诉我会议的时 间是1946年.我印象很深的是, 他还说萨本栋讲演的题目(伺服 机件)是由他建议的. 这几份材料相互佐证.这样,上述中国电机工程师学会年 会(或会议)是在1946年12月, 在交通大学(今上海交通大学徐 图2 萨本栋(1902-1949),物理学 家、电机工程专家 图3 1946年的中国电机工程师学会的专题讨论

(五)【3】

7 家汇校区)举行是确定无疑的了. 会上时任国民政府中央研究院总干事的著名电机工程专 家萨本栋作了《伺服机件》的大会学术报告[4,5] . 这里,中央研究院是国民政府的最高科学研究机构,相 当于现今的中国科学院,而总干事相当于院长.萨本栋1927 年自美国麻省伍斯特工学院(Worcester Polytechnic Institute) 获理学博士学位,曾创造性地将并矢方法(dyadic algebra)和 数学中的复矢量(complex vectors)应用于解决三相交流电路 问题,得到了当时国际电工界的高度评价,抗战时期任厦门 大学校长.他所编著的中文大学教材《普通物理学》及《交 流电机》是上世纪30―40年代大学的重要教科书,也是本文 作者学生时代曾经学习过的.萨本栋于1949年1月在美国加州 医院病逝,是他将 servo-mechanism 译成 伺服机件 , 不是 研究报告 中所称的 伺服机构 . 本文作者1946年12月时还是交通大学电机系二年级学 生,事后在1946或1947年的一个杂志上看到萨本栋这个讲演 报告.可能是学会的机关刊物《电工》或科普杂志《电世 界》.我查阅了上海图书馆的馆藏目录,发现没有收藏这两 本杂志.因此,也没找到萨本栋这个讲演. 但是,一年多后,即2017年11月,我向西安交通大学档 案馆索要内部刊物《交大电机》[5] (图4)封面及其内容介 绍,以查实钟俊师与研究生魏凌云所发表的论文(下文介 绍)时,却意外得到该期刊物的内容 目录 .从中发现了 萨本栋的综述报告[6] 共12页.在作者缮写本文初稿已接近完成 时,突然又意外发现了它,真令人欣喜若狂. 现在可以肯定:我当年是从《交大电机》上读到此文, 因为1947年4月庆祝交大建校 50周年 校庆时,中国电机工 程师学会交通大学学生分会对电机系学生人手一册赠送所印 的《交大电机》刊物. 因为交通大学电机系在校学生,都自然成为学生分会的 会员.我当时就得到一册,但因故未保存迄今. 在该综述文[6]的首页,题目 伺服机件(SERVO-MECHANISM) 的下一行是作者萨本栋的名字.再下一 行,注明 中国电机工程师学会九届年会讲词 (图5).由图4 中国电机工程师学会国立交通大学 学生分会编印的《交大电机》创刊号 此可以肯定,这是一次年会. 全文分9部分:引言、管制方式、伺服机件的数理定义、一个简单 的伺服机件、在稳态下伺服机件的基 本方程式、稳度、不稳的矫正法、 伺服机件的工作状况以及结语(图5).其中有些术语和今天采用的略 有不同:如 管制 应是现在惯用的 控制 、 稳度 是 稳定 、 矫正 应是 校正 等.(伺服机 件国内现多称为伺服系统或随动系 统). 1947年时我觉得报告内容 莫测 高深 ,只记住了伺服机件和它的英 文名,还有几张 怪图 的模样.2 年多后(1950年初)作为研究生听了 {俊师为交大本科生和研究生讲授的

8 伺服机件原理 课,我才领悟到这张图 是在开环幅相特性平面上的、利用Nyquist 判据判定闭环系统稳定的Nyquist曲线图. 老一辈学者们的汉语水平、翻译水平都是很好的.萨本栋将 servo-mechanism 译成 伺服机件 ,不仅意 思确切,而且声音也切合.这不禁使我想 起术语 robot ,除了中国意译为 机 器人 外,世界各国都是音译.而如今闹 出一些 欠通 :如 fish robot 被译成 鱼式机器人 .还有 dog robot 被 译为 狗机器人 等.试想如果当初音译为 劳仆 ,则鱼劳 仆、狗劳仆都还可以接受. 按会章规定,中国电机工程师学会年会每1至2年举行一 次.1946年年会12月中旬在交通大学(上海)举行,现有案可 据[6] ,是第九届年会. 综上所述,本节开头所引用的 研究报告 [1] 一段有关萨 本栋作了伺服机件(servo- mechanism)的大会报告的话,建议 可以订正为: 1946年12月,中国电机工程师学会在交通大学 (上海)工程馆举行第九届年会.著名电机工程专家萨本栋作 了伺服机件(servo-mechanism)的大会报告 . 或可考虑加上 一句: 报告共12页刊登在1947年4月8日出版的交通大学内部刊 物《交大电机》创刊号上 . 2)张{俊早期的伺服机件课程 据官方报告 研究报告 (第3.1节), 1941年张{俊教 授在重庆九龙坡交通大学讲授'

伺服机构原理'

课程① ……;

1948年后张{俊教授又在上海交通大学为大学生和研究生讲授 '

伺服机构原理'

课程,浙江大学等也在1951年以后开设此类 课程 [1] .本文就此发些议论. 这里提供了三条有关控制科学教学起步的信息.第1条 1941年张{俊在重庆九龙坡交通大学讲授'

伺服机构原理'

课程 .但据校史:1937年8月上海爆发抗战,交通大学迁入上 图5 1947年4月《交大电机》所载萨 本栋 伺服机件 首页之上部 图6 张{俊(1915~1995)中国控制 学科的创始人之一 ① 作者注:应为 伺服机件原理 ,下同.

9 海租界继续办学.1940年11月交通大学在 重庆小龙坎成立分校,张{俊(图6)在 分校任教授、电机系主任.1942年10月, 交大重庆分校移址九龙坡,升级为国立交 通大学总校,设有电机系等5个系及2个专 修科并筹建电信研究所.张任电信研究所 主任.1944年电信研究所开始招收2年制硕 士研究生. 1941年时交通大学分校仍在重庆小龙 坎,1942年10月才移址九龙坡成立总校. 这条 1941年张{俊在重庆九龙坡交通大 学讲授'

伺服机构原理'

课程 的信息时 间、地点都存有疑问.1941年仍是分校建 立之初,师资非常缺乏.据1940―1944年 在分校机械系求学、毕业的何国森(后为 上海大学自动化系教授)回忆[7] , …… 记得当时我们电机及机械专业的各门基础 课程,如数学、物理、化学、电工学、力学、英文等,几乎统由张老师及刚从意大 利都灵大学回国的曹鹤荪老师分别连续执 教,…… .据1943年时任钟俊师助教、 后曾任华中工学院(现华中科技大学,下同)自动控制系主任、副校长的陈E的纪 念文章[8] 回忆,张先生担任电机系三年级 的 交流电路 课程,而他是这门课的助 教.另外,中国工程院院士许国志对本 文作者说起过,他是1943年交大机械系毕 业,是张先生的学生.在重庆九龙坡求学 时,张先生教授 电机原理课程 . 所以,本文认为1941年在重庆小龙坎 分校艰难复校中缺少师资的交通大学分 校,还没有高年级的电机系学生,就为电 机系本科生开设 伺服机件 课程,殊少 可能. 如果

1941、1942年殊少可能{俊师讲授 伺服机件课 程 ,则1943年时任钟俊师助教、1944―1946在钟俊师指 导下攻读研究生的陈E,对1943年随后钟俊师开设的无论 伺服机件课程也好、讲座也好、报告也好应该都是知情 的.但他的纪念文章[8] 就没有提起. 在钟俊师的小传[9,10] 及[11]以及其他纪念文章中,没有 提到这次1941年或稍后在重庆的 伺服机构原理 授课. 上文提到过的、1944―1946年在交通大学(重庆)电信研 究所攻读硕士首届的研究生陈太一回忆文章[2]也没有谈起 这件事.只谈起 1946年年底,中国电机工程师学会在交 通大学举行会议,萨本栋教授在会上做了伺服机件的学术 报告,从此{俊老师就开始在自动化方面开辟领域,使他 成为我国自动化科学技术方面的奠基人,…… .显然, 陈认为{俊老师开辟伺服机件的研究领域是在1946年底之 后,并在上海. 本文作者是{俊老师1949年后最亲近的研究生之一, 并终生向他请教、学习.我没有听他本人在世时或在重庆 求学过的、我的研究生师兄们讲起这件 1941年张在重庆 九龙坡交通大学讲授'

伺服机件原理'

课程 的事.特别 是《中国大百科全书: 自动控制与系统工程 卷》所载 由张{俊的中年同事施颂椒所执笔、估计经张本人过目的 {俊老师的 小传 [9] 中,就没有提到这次1941年'

伺服 机构原理'

授课.文[12]专门研究交通大学电信研究所的 历史、办学及贡献,在介绍早期研究生的培养方案和课程 中也没有提起设置过 伺服机件 课程. 另一方面,1945年8月二次大战结束后,一些与武器 有关的新发明,如雷达、原子弹和与伺服机件有关的飞机 自动驾驶仪等,才开始逐步透露出来.而1945年才在美国 出版第一本以伺服机件命名的书籍.当然,黑曾(H. L. Hazen)关于伺服机件的论文[14] 1934年就发表了. 所以本文认为,或者{俊师当时在校作过一次有关学 术演讲,正式作为列入培养方案的................