?今天以自抗擾控制在CSU落地為背景，說說它在教學(xué)、學(xué)術(shù)和科研等方面對(duì)我的一些啟示，也許能夠幫助年輕人少走點(diǎn)彎路。

從何說起呢？我最近參與了一個(gè)國內(nèi)博士生答辯，自抗擾方向，很有水準(zhǔn)。于是我就想，當(dāng)年韓老師創(chuàng)建和發(fā)展ADRC的時(shí)候?yàn)槭裁蠢щy重重？為什么ADRC發(fā)展的過程被戲稱為“出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷”？

1.??? 鼓搗（tinkering）

我在CSU電機(jī)系教書幾十年，發(fā)現(xiàn)數(shù)理化好的學(xué)生不一定工程好。比如在腳踏實(shí)地的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，平常就愛鼓搗的學(xué)生往往更突出，他們愛動(dòng)手，不相信最好，只想做的更好。一統(tǒng)天下的PID控制器起初不就是這么鼓搗出來的嗎？ADRC不也是韓京清老師在仿真研究中鼓搗出來的嗎？工程師中不乏能鼓搗的，但是能講出道理，著書立說，登大雅之堂的不多。ADRC創(chuàng)立于90年代末，正值中國學(xué)術(shù)界努力與國際接軌，而歐美學(xué)術(shù)界的標(biāo)配是數(shù)理范式（即“模型論”的出處），講究嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)ADRC這個(gè)鼓搗出來的發(fā)明創(chuàng)造當(dāng)然不以為然。沒有國內(nèi)外同行的認(rèn)可，像樣的雜志文章發(fā)不出來，研究基金申請(qǐng)不下來，難怪韓京清老師說，也就是我，靠著吃老本搞ADRC，換個(gè)人寸步難行。那么當(dāng)年我為什么會(huì)去跟著韓老師鼓搗ADRC？沒有論文和基金又怎么生存？

2.??? 眼光（taste）

我80年代留學(xué)美國，選擇學(xué)習(xí)控制完全是一個(gè)偶然[1]。十年后得到終身聘任（tenure），終于有了自由，時(shí)間，和一小塊自己的天地，做自己想做的。而我想做的不是那個(gè)我前面做了十年，發(fā)了不少文章，但又讓我困惑的方向。迷惘中，我在95年利用一次在北京開會(huì)的機(jī)會(huì)訪問了韓老師[2]，首先接觸的是他獨(dú)特的構(gòu)造性線性系統(tǒng)理論，看他怎么解決Wolovich （我導(dǎo)師的導(dǎo)師）沒有解決好的問題（Structure Theorem）。 他看問題的眼光、洞察力讓我這個(gè)在外游學(xué)10年的人刮目相看。

我從小生長在中關(guān)村，知道“科學(xué)院一條蟲，出去一條龍”的說法，知道這是個(gè)藏龍臥虎的地方。但是我96年夏天重訪韓老師時(shí)，還是被意外地震撼了。他在黑板上簡單地介紹了一下ADRC的理念，沒有應(yīng)用，沒有穩(wěn)定性分析，沒有他人的認(rèn)可，但是有靈魂，有心靈的碰撞。 “模型論還是控制論”之問，如雷貫耳。

一個(gè)大科學(xué)家的過人之處往往在他的眼光，在他做什么，不做什么。

我在圣母大學(xué)讀博的時(shí)候一個(gè)同學(xué)的導(dǎo)師學(xué)術(shù)放假，帶著他到伯克利學(xué)習(xí)了一年，做了一些魯棒控制方面的工作。回來后跟我說，控制界理論超前實(shí)踐，問題在應(yīng)用。這可能是學(xué)術(shù)界的共識(shí)吧，直到人們發(fā)現(xiàn)，搞了幾十年的理論研究已走入了死胡同，基金鏈斷裂，工程落地成泡影。 不過這并不妨礙那些缺乏眼光的學(xué)術(shù)帶頭人繼續(xù)著書立說，繼續(xù)玩他們的數(shù)學(xué)游戲。這就是我困惑的根源。

其實(shí)這些都可以完全避免。我們只需要借用一下大師們的眼光看世界，從此不再人云亦云。

3.??? 落地（landing）

一個(gè)想法或者創(chuàng)意再好，也是活的，能不能落實(shí)，怎么落實(shí)，在落實(shí)的過程中會(huì)怎樣演變，都是事關(guān)成敗的問題。當(dāng)年喬布斯離開后蘋果公司差點(diǎn)倒閉，問題就出在這，源于認(rèn)知的失敗。

ADRC也一樣，早期注重時(shí)域的非線性反饋機(jī)制，效果雖然好，但是工程師們不容易理解，不清楚十幾個(gè)參數(shù)都有什么物理意義，怎么調(diào)？理論分析也非常困難。所以那時(shí)候ADRC不被看好也情有可原。

韓老師ADRC的創(chuàng)意能在工程技術(shù)人員手中落實(shí)，變成切實(shí)可行的技術(shù)，是在我們打通了時(shí)域設(shè)計(jì)與頻域理解之間的任督二脈之后，使工程師能夠用帶寬和穩(wěn)定裕度等熟悉的詞匯，理解ADRC是做什么的（遠(yuǎn)離模型前提，抗內(nèi)擾和外擾），怎么做（調(diào)參）。

現(xiàn)在說起來容易，不算什么，可是當(dāng)年這個(gè)工作前后花費(fèi)了七年時(shí)間。

如果沒有前面在學(xué)術(shù)體制內(nèi)十年的積累，就沒有改行搞ADRC的自由。陰錯(cuò)陽差，沒想到歐美大學(xué)非升即走的制度促成了ADRC的落地。

當(dāng)然，理念不能當(dāng)飯吃，博士生不能靠喝西北風(fēng)活著。當(dāng)年我們有個(gè)近20人的團(tuán)隊(duì)，一半做項(xiàng)目養(yǎng)活另一半，跌跌撞撞，一路走來，不知不覺就到了第25個(gè)年頭了。

那么下面的發(fā)展呢？ADRC下面何去何從？最近在ADRC的微信群，對(duì)這個(gè)話題有熱烈的討論。

4.??? 反省（reflection）

秦老師說：“… 關(guān)鍵是我們通過什么具體途徑、措施，用行動(dòng)、成果來推動(dòng)ADRC的廣泛應(yīng)用。要進(jìn)教材、進(jìn)課堂、進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，有學(xué)時(shí)數(shù)保證?！?從育人開始。高校從事控制教學(xué)科研的老師，作表率、示范。”

薛老師說：“… 如果建立ADRC方面的教材，一定要無縫融入計(jì)算機(jī)工具，這樣讀者才能以看得見摸得著的方式實(shí)踐。另一種“所見即所得”吧?！?/p>

李老師說：“… 最重要的是深入到工業(yè)界，特別是年輕學(xué)者，在重大工程控制問題驅(qū)動(dòng)下，一定能夠發(fā)展自抗擾控制方法！”

我們?cè)诟咝９ぷ鞯模炻毷墙虝?，授道解惑?？刂评碚摷热蛔咂耍覀兙筒荒苤e(cuò)不改，誤人子弟?！澳Ｐ驼摗备畹俟?，積重難返，我們必須從根兒上解決問題。

國內(nèi)外的工科教育都從數(shù)理化開始，視工程為應(yīng)用科學(xué)，這是“模型論”先建模再控制的底層邏輯。而我們老師必須做的是幫助工科學(xué)生在二年級(jí)拐個(gè)彎，從數(shù)理思維過渡到工程思維。這兩年我從本科二年級(jí)《信號(hào)與系統(tǒng)》開始做起，做了一些摸索，借助Matlab/Simulink，特別是Simscape工具箱，把工科學(xué)生從計(jì)算中解放出來，讓他們直接面對(duì)工程實(shí)踐的問題和理念，比如濾波和帶寬的概念，RLC電路的工作原理，和帶阻濾波的原理和實(shí)現(xiàn)。被扔到水里的學(xué)生們才發(fā)現(xiàn)救生圈（老師）是干什么的。

學(xué)生們開始不適應(yīng)，但是很快能夠意識(shí)到，他們正在從數(shù)理教育過渡到工程教育，正在學(xué)習(xí)怎么以數(shù)學(xué)為工具，捕捉、提煉、抽象工程問題，怎么求解工程中“復(fù)雜問題的近似解”（錢學(xué)森，1946）。這樣，再往前走一步，必然會(huì)與ADRC和韓老師說的“控制論”不期而遇。

5.??? 展望（ outlook）

韓老師開創(chuàng)ADRC，突破PID控制器的瓶頸口?，F(xiàn)在這個(gè)突破口打開了，我們理所當(dāng)然的要擴(kuò)大戰(zhàn)果。這不僅僅是發(fā)展ADRC在各方面的應(yīng)用，更是要在ADRC的基礎(chǔ)之上建立能讓工業(yè)控制技術(shù)更新?lián)Q代的平臺(tái)。郭寶玲老師的抗諧振ESO就是這個(gè)平臺(tái)上的一個(gè)例子。

但是ADRC的作用可能還不止于此。這里面也許還有另外一個(gè)方面，可能比較有爭議，可能我理解有誤。那就是以它為杠桿，顛覆人們對(duì)工程控制的認(rèn)知，甚至整個(gè)控制學(xué)科的底層邏輯和雙控教育的基本理念。

工程控制論從創(chuàng)建時(shí)開始，就一直在學(xué)術(shù)界白發(fā)蒼蒼的老人和工程界朝氣蓬勃的年輕人之間走鋼絲, 錢學(xué)森《Engineering Cybernetics》一書的前言是這么結(jié)束的：

“Hence to the practicing electronics specialist, the treatment here must?appear to be excessively "long-hair,"?but to a mathematician interested in this field, the treatment here may well appear to be amateurish. If indeed these are the only criticisms, then, with all due respect to them, the author shall feel that he has not failed in what he aimed to do.”

怎么走好這個(gè)鋼絲在今天依然是世界性難題，也可能是ADRC微信群的幾百人、QQ群里的幾千人， B站頻道的上萬人可能都想知道的謎底。ADRC給了我們走好鋼絲的希望。ADRC在發(fā)展中被圍追堵截，歷盡艱難，能夠有今天，能夠生生不息，一定有它的道理。我下面想做的就是給下一代學(xué)子講講這個(gè)道理，講講ADRC給我們帶來的啟示。

高志強(qiáng)，2022.06.09

1. “一朝相遇, 受益終生”，https://mp.weixin.qq.com/s/bvPYLS2QcwxVq4F3NG4wiw

2. “一位跨越時(shí)代的學(xué)者”，https://mp.weixin.qq.com/s/drpFh_19CdMcvUi7LqNJ9w