一個三流大學研究生的高科技創業夢想

一：學習、工作歷程
　　1997從湖南來到蘭州，來到甘肅工業大學、這個偏僻西北很普通的三流工科學校讀本科，九年過去。自動化本科畢業后，因為喜歡大海，就和朋友一起去了大連，在一個國有企業的研究所搞傳動系統設計/研發工作，工作就是在已有的圖紙基礎上照葫蘆畫瓢，根據用戶要求稍作作改動，使用的產品基本上就是西門子/ABB這樣全球大企業的產品。這樣的工作與研發、創新沒有多大關系。當看到那些核心的產品：變頻電機，PLC，變頻器要從國外進口時，當看到一個大型的變頻器比一輛高檔進口轎車還貴，而我們能做的只是生產一個鋼鐵外殼加上一些電纜時，我很震驚，就想，中國電子產業，制造產業都去那里了？
　　2002年8月，工作了一年多，干了5、6個訂單，很累，我實在不想做這樣的工作了，覺得盡是重復，還很繁瑣。我思考我該去做什么，我就想到了考研，說實話，我從來沒有想過我要去考研，我就覺得我因該去做實際的事情，我的腦子也不笨，沒有什么事情可以難倒我的。但是現在我覺得我因該提高自己，在理論上提高自己。我覺得我們不能只知道怎樣使用工具，這樣我們永遠只能是一個體力勞動者，我們還要知道制造工具的原理，這樣我們才能生產出新工具來，讓別人去使用，我們才能引領生產力的發展方向，或者至少在某一個方向是這樣。不然，我們永遠是體力勞動者，讓別人交給我們勞動工具，告訴怎樣去勞動，而他們只要在高高的技術壁壘保護下偶爾產生一下靈感的火花就足以模糊我們的心智。說實話，我非常喜歡我的自動化專業，我于是決定去考北航的控制理論與控制工程的研究生。當時我很窮，第一年每個月只有一千塊錢，又欠別人的錢，我幾乎沒有什么錢買什么參考書，課本也是借的，就做課本上的題。向同學借一些復習資料。由于還要工作，沒有時間復習，只能晚上復習，真是很苦，四個月后，2003年1月，我參加了考試，只考了295分，沒辦法，本來就沒學好。不過總分已經超過了國家 A類線20分，但是北航是自定分數線，他們定了300分。我沒有考上，只好又調劑到了我的母校：甘肅工業大學。此時我決定好好學習三年，不能再像本科那樣把不在乎，荒廢了學業。
　　
　　 2003年我們那一屆研究生有些幸運，那一年，我們電信學院與清華大學搞了一個教學項目，學校為提高青年教師的水平辦了一個所謂的“清華班”，由清華大學自動化系的教授上研究生課，我們研究生也當然的成為授課的對象，當時，《線性系統理論》由鄭大鐘教授講，《系統辨識》由肖德云教授講，《神經網絡與模糊控制》由張乃饒教授講，他們都是教材的作者，教學之認真若非親歷很難想象，《魯棒控制》由鐘宜生教授講，《故障診斷和容錯》由葉昊老師講，《現場總線》由陽憲惠教授講，她還是我的老鄉呢。因為是集中時間授課，授課時間短，每門課程都在兩周左右的時間結束，那個時候每天上午、下午甚至晚上都排滿了課程，說實話，當時在課堂上不可能搞懂，但是課程講完后有很多的自學時間，留了很多的作業和實驗，可以慢慢的去消化，去做作業和做實驗，幾乎每天晚上都要學到11點多，10點鐘前在教室自習，10點后回到宿舍作仿真試驗，寫算法，很多算法不允許使用Matlab的工具箱函數，例如：系統辨識要自己寫各種最小二乘遞推算法，模糊控制和神經網絡也要改變結構和參數、控制器脫離工具箱函數。在本科時主要使用TC編程，接觸過Matlab，當時不懂，就覺得很厲害。通過“清華班”的高強度學習，以及數學基礎課、其他專業基礎課如《最優控制》的學習后，我開始慢慢覺得我的能力有了提高，對本學科的總體認識能力，對學科問題的產生、問題的提出、問題的解決方法都有了一定的認識，特別是《線性系統理論》，700頁的書，從第一頁到最后一頁，我在三年中認真看了不下三遍（利用假期），上面幾乎所有公式我都推過，幾乎所有的的題我都做了，大部分可以仿真的例子我也作了實驗。這本書很多部分內容都與chi-Tsong Chen（紐約州立大學石溪分校教授）寫的《Linear SystemTheory and Design》這本書相關，這或許與鄭大鐘教授在紐約州立大學石溪分校做過訪問學者有關系。這本書中也有些缺陷，有些問題沒有說清楚，還有些書寫上的錯誤（因為公式非常多），例如：狀態反饋輸出調節器的綜合就沒有講清楚，這使 我覺得需要學習更為深入的內容，由上面提到的問題，我選擇了著名控制論專家Wonham（旺納姆）教授的書《線性多變量控制—一種幾何方法》，這本書的難度很大，很難讀，用的是抽象的幾何空間的方法，需要精通線性代數、抽象代數。這種抽象的好處就是很方便的給出問題的綜合方法。在一個重要問題：輸出調節綜合上，這本書寫得很清晰，但非常難懂，書中給出的參考文獻特別是Francis教授及其與Wonham教授（他們都是多倫多大學的教授）合作寫的幾篇文章無法得到，我于是給Francis教授寫了一封信，一天后，教授給了我回信和文章。這讓我震驚，國外的教授與國內（大陸）的某些教授真是兩樣! 后來根據這本書和一些論文，我把《線性系統理論》中沒有講清楚的幾個問題整理了清楚。
　　 在研究生的第一學期結束的時候，也就是2004年初，我無意看到了一篇發表在《中國科學》上的文章：《四級倒立擺的變論域自適應模糊控制》，作者李洪興教授，這是全世界首次實現四級倒立擺控制這個極為困難的控制難題，這一成果將在一般和尖端領域有著極為廣闊的應用。這個這篇文章勾起了我很大的興趣。第二學期期末的時候，我的Matlab水平有了很大的提高，我決定試一試，仿照文章做一下仿真，然而真正做起來后遇到了很多困難，畢竟根據一篇文章來做仿真還是有難度的，系統和控制器都很復雜，我花了近兩個星期的時間搭建倒立擺的Simulink 模型，每天要工作10個小時以上，大量繁瑣的參數計算。我又花了一個多星期設計模糊控制器，因為那是一個自適應模糊控制器，要設計一個完全脫離工具箱的模糊控制器，就要首先生成一個基本模糊控制器，再填入具體參數，再改進控制器結構，最后生成一個模塊。當一切都做好后，仿真結果卻不對，我很受打擊，每天都反復作仿真，反復修改，晚上在回宿舍的路上冥思苦想到底問題在哪里，突然有一天仿真結果出來了，和論文中的一樣！那一刻我真是高興極了！這樣的文章才叫真正的文章！接下來我休息了一個星期，我又有了一個想法，我想，是否能夠用硬件去做一下模糊控制器的實現？首先我想到，對于倒立擺這樣復雜的控制對象，對于這樣復雜的控制器設計，什么樣的硬件才能滿足要求？單片機肯定不行，一是運算速度不夠，二是要寫出這樣復雜的控制器C算法難度太大，耗時太長。我決定使用高性能DSP（數字信號處理器），我選擇了TI（德州儀器）的開發套件：TMS320C6000 ，其最強的C6713DSP芯片，具有每秒13.5億次的浮點運算能力。使用這個開發板的最大好處就是可以和Matlab結合，使用Matlab 的集成工具，直接由仿真的Simulink模型生成DSP芯片的可執行代碼！使得控制器硬件代碼生成過程簡化。但是這個過程說起來容易做起來難，如此復雜的控制器能否順利生成代碼？也是一個大問題。經歷很多次的失敗，終于生成了無錯誤的DSP 代碼，Matlab再次顯示了它的強大，它讓人佩服。代碼的生成是重要的一步，下一步要證明代碼是否能正確運行，由于沒有四級倒立擺可供使用，試驗就不可能做成一個閉環控制系統，因此只能做開環試驗：即首先由Matlab仿真得到數據，保存起來，然后使用RTDX（實時數據交換）技術，以一定的頻率從計算機向DSP傳送仿真時的輸入數據，DSP的控制器代碼處理輸入數據，得到一個控制器輸出數據，比較控制器的輸出數據和仿真時的輸出數據，看兩者結果是否相同，這樣就可以驗證在一定采樣頻率下控制器DSP硬件實現的可行性。我分別作了采樣周期為0.01秒和0.001秒的試驗，在0.01秒采樣周期實驗時，得到的結果和仿真數據完全一樣，在0.001秒采樣周期實驗時，得到的結果和仿真數據至少在小數點10位后面是一樣的，結果令人驚訝，這說明：一，DSP的控制器代碼生成是正確的！二，在很高的采樣頻率下（對于控制系統來說，0.01和0.001是很高的采樣周期），DSP能以很高的精度來完成模糊控制器硬件實現。這說明，在可行性上，控制器的DSP實現是沒有問題的，甚至是一個相對簡單、流程化，真實控制效果更好的一種實現方法。當然要在實際中可用，還有很多的工作要做。在完成了以上的工作后，我決定再做一下三級、五級倒立擺以及柔性連接倒立擺的仿真實驗，當然在方法上沒有什么改進，最終我也完成了這樣的實驗。在2005的《控制與決策》雜志上，發表了羅成等人的關于五級倒立擺仿真的文章《基于LQR和模糊插值的五級倒立擺控制》，總體上來講， 這篇文章沒有什么大的新意。
　　 完成上述的實驗后，我再也沒有做有關倒立擺控制方面的東西，2005初年的時候，導師申請了教育部春暉計劃的一個項目，做長輸管道（特別是天然氣）泄漏檢測與定位系統研究和開發，我開始做軟件系統的開發，導師只有兩個研究生，另一個是女的，我只有一個人做開發，當時不懂c++,不會使用VC++6.0，只在本科時候寫過C算法和匯編，都忘得差不多了。我直接從C++學起，同時開始使用VC++6.0，自己捉摸，首先我在一個多月內把一本C++ 的書看完，把書上大部分例子的程序調試完。這個過程也熟悉了VC++6.0編譯器的使用，接下來要做兩部分：一，算法開發，二，軟件界面開發。 算法包括：小波分析算法，SPRT（優化序列分析）算法，這是最主要的兩個算法。軟件界面設計也很重要，你要從使用者的角度來看問題，要把一切復雜工作隱藏起來，只提供一個簡單方便的用戶界面。事實上，做實際工作與搞理論研究是非常不一樣的，實際遇到的問題何其之多，每天要工作10多個小時，一個人做太孤單，又沒有人可幫助，一個問題好幾天，甚至好幾星期不能解決，那種感覺會無比沮喪，信心受盡打擊，如果沒有堅強的意志是不可能堅持下去的，看MSDN太慢，有什么問題我就在網上找，或是在CSDN社區里面向高手提問，其間酸甜苦辣經歷真是一言難盡。最終我完成了算法和軟件界面的開發并結合了二者。多線程的問題由于沒有時間和非常繁瑣而沒有去做，但是多線程很重要。在這期間，不寫程序的時候就看數學書，看控制理論方面的書，那是我的興趣所在，下面是三年中所看的主要書籍，看這些書耗費我三年中所有的時間。
　　主修課程： 矩陣理論、泛函分析、隨機過程、線性系統理論、最優控制、
　　魯棒控制，數字信號處理、時頻分析、系統辯識、故障診斷與容錯控制。
　　
　　自學課程： 線性代數、高等代數、抽象代數、微分幾何、非線性控制系統理論（Isidori）、 線性多變量控制（Wonham）、小波分析。C++，VC++程序設計。
　　
　　 課外閱讀： 數學史，世界百名數學家傳記等。
　　
　　在剛開始上學的時候，我就決定，研究生不讀完我不找工作，我要好好利用這三年的時間學習，靜下來看自己喜歡的書，作自己喜歡的事。快畢業時，我給北京恒潤科技有限公司（做國外專業軟件如Matlab的代理和電氣、電子、軍工產品方面的技術咨詢、研發），給深圳固高科技（做運動控制系統開發，如倒立擺） 發了簡歷，但是沒有得他們的理睬。這讓我有些失望，甚至生氣，我就想，為什么要讓別人來招聘我？我為什不自己成立一個公司？可是，如果成立公司，我們該做什么產品？能不能做？產品有沒有市場？還有將來的發展前景怎樣？這些都是問題。這個時候，我突然想到了我曾經做過的有關倒立擺的工作，在2005年，我的導師主管的先進控制實驗室購買過固高的兩臺直線二級倒立擺，由于我那個時候在做軟件開發，對倒立擺已經沒有了什么興趣，可是這個時候，我覺得我想做倒立擺的產品，我能夠做倒立擺產品。
　　一個星期以來，我在實驗室深入了解了倒立擺設備，它的硬件配置，硬件選型，軟件設計，控制算法設計。我又查閱了大量的網絡資料，了解倒立擺的產品市場現狀，產品價格，生產廠家供貨和現狀，。我又查閱了這兩年來有關倒立擺控制發展方面的論文，加上我以前看過的論文，了解了新的控制算法實現現狀。我又思考倒立擺設備將來的發展，將來的需求，經過長時間的深入思考，我覺得做倒立擺方面的產品開發是可行的。我開始制定一個創業計劃書。一個以生產教學科研儀器：倒立擺，開始的創業計劃。
　　
　　二，創 業 計 劃 分 析
　　一：現階段的倒立擺產品市場（以直線型倒立擺為例）
　　公司1： 上海寶徠科技開發有限公司
　　產品類型： 一級倒立擺、二級倒立擺
　　主要組成模塊：IP02，擺體模塊，編碼器，伺服電機，數據采集卡，功率驅動模塊
　　制造廠家： 加拿大Quanser（寬射）
　　公司評價： 公司沒有開發倒立擺系統的能力，高性能產品代理國外。有自己的一系列國產化產品，但技術，產品都很一般。
　　公司2： 深圳固高科技有限公司
　　主要組成模塊：擺體模塊，編碼器，伺服電機，控制器板卡模塊，功率驅動模塊
　　產品類型： 一到四級倒立擺
　　制造廠家： 運動控制板卡由固高公司自己開發，外圍組件模塊購買國外產品
　　公司評價： 是目前國內自動化實驗、教學、應用產品的研發、生產能力最強的公司，公司知名度高，產品豐富， 功能多。主要供應一、二級倒立擺，三、四級倒立擺生產和需求現狀不清楚。
　　公司3： 深圳科萊德公司
　　產品類型： 一級、二級、多級倒立擺
　　制造廠家： 國外
　　公司評價：此公司沒有研發能力，沒有自主產品，只在公司網頁上說明提供倒立擺產品，未見實物圖片。
　　
　　二，倒立擺產品的市場需求分析
　　1， 倒立擺是自控專業的經典實驗設備之一，隨著高校規模的擴大，地方性大學，專科學校的升級，專業性學校向綜合發展，工科專業的增多，大量學校有配置實驗設備的需要。
　　2， 在已有的工科院校中，由于本科生/研究生人數的擴招。學校在增添新實驗室，增加實驗項目，提高實驗設備水平上有需求。
　　3， 高端倒立擺，如三級、四級、柔性連接，平面倒立擺的生產，控制算法的開發是倒立擺的發展方向，也是高校，研究所的需求方向。
　　4．倒立擺產品目前還不是一個競爭市場，很少的制造廠家，高端產品尤其少，很多的硬件和算法實現難度較大，還在實驗室階段，因而沒有批量生產和需求能力，因而加快算法開發很重要。
　　
　　三，倒立擺產品開發的技術可行性分析
　　硬件方面：外圍設備如伺服電機、擺體、傳感器有成熟的國外產品可供選用。在控制器硬件設計方面，可自主開發，也可與硬件供應商（如合眾達）合作開發符合特定要求的硬件設計，這方面不存在問題。
　　軟件方面：以強大的Matlab軟件為基礎，可實現基于多種算法開發的一整套解決方案。也可根據控制器硬件的不同（如選用單片機）開發自主控制軟件。這方面是可行的。
　　算法開發方面：這是最核心的部分，開發能控制高端倒立擺的控制算法，如模糊控制，先進模糊控制，神經網絡、變結構控制算法。以優秀的國內外研究論文為基礎，依靠優秀的研究、開發人才，去實現這些算法。
　　目前的基礎是：基于變論域自適應模糊控制的直線三級、四級倒立擺已經成功實現了仿真研　究，成功完成了控制器DSP硬件實現的可行性初步論證研究，完成了直線五級倒立擺的仿真研究。
　　人才需求：需要各方面的優秀人才，綜合性人才，例如：有很好的數學、控制理論基礎，有很好的Matlab仿真研究能力，懂嵌入式C算法開發，有可視化應用軟件開發經驗等，考慮到每年都有大量的理工類畢業人才，人才將不成問題。
　　
　　四，倒立擺產品（或我們）的發展方向
　　硬件方面：
　　1.產品類型：直線三級，四級，柔性連接，平面倒立擺等高端產品，關鍵是產品的高可靠性，高質量。
　　2.外圍模塊：國外的設備是首選，但是非關鍵部件也可以考慮國產設備，以降低價格。
　　3. 控制器: 硬件升級，選用高性能的DSP芯片，高精度的IO芯片，以適應復雜系統的控制，隨著芯片價格，性能的提高，控制器的性能提高，價格下降，能夠滿足復雜算法的開發需要。
　　軟件方面：
　　1.控制軟件：以Matlab為主，開發難度小，先進算法前期仿真、實現方便，成熟后，也可脫離Matlab，自主開發可視化的控制軟件。
　　2. 控制算法: 提供極點配置、LQR、基本模糊控制、先進模糊控制、神經網絡、變結構等算法開發的解決方案。自主開發并提供滿足各種控制要求的算法源代碼，這樣高端產品才有需求。
　　
　　五，對手的實力以及我們的思考
　　國外：無論是在外圍硬件還是在控制器硬件上，我們都需要依靠國外的產品，他們的優勢　明顯。我們的優勢在于控制算法（世界領先）、市場需求。
　　固高公司：固高公司有很強的研發能力，有雄厚的資金，有很好的市場影響力，面對它我們幾乎沒有任何優勢，但是也要看到倒立擺（或者實驗、教學儀器）是一個市場產品，不是一個壟斷行業，不能由一家或幾家公司壟斷。自動化技術是影響國家競爭力的核心技術之一，中國發展的希望是更多的私營高科技企業的出現，只有本土高科技產業出現百花齊放的局面，國家提出的自主創新的強國之路才能走下去。目前的中國，就業競爭激烈，很多的人才沒有真正發揮其才能，廣納有夢想、不甘平庸的人才，是可以有所作為的，民間的力量只有自立、自強才有出路。
　　
　　六，創業計劃步驟的初步設想。
　　第一步：前期的資金投入。所要做的是購買外圍硬件，設計高性能DSP控制器硬件。下圖給出硬件配置（由于需要圖示，所以硬件配置圖表取消），總體投入在1-2萬元以上。
　　
　　第二步：完成直線四級倒立擺的實物控制實驗，這是最重要的前期工作，一旦實物控制實驗成功，在核心技術上就有了與固高競爭的資本，這方面的工作已經有了很好的基礎，所要做的是完成變論域自適應模糊控制器算法的轉工作，生成適合倒立擺閉環控制的DSP算法，設計適合四級倒立擺閉環實物控制的DSP控制器。四級倒立擺的閉環實物控制在2002年由李洪興教授領導的實驗室在全球首次實現，因此在理論上是沒有風險的，但在具體實踐上還有很多的困難、問題需要攻克。
　　
　　第三步：尋找投資資金，尋找研發人才（不需要很多），一方面：完善產品軟件的功能開發，更多算法的開發，實現倒立擺產品系列化開發，實現硬件的多樣化設計，例如：開發基于低檔DSP 或單片機的控制器算法以及控制器硬件，降低倒立擺成本，提高倒立擺可靠性設計。另一方面：實現批量生產，尋找和開拓產品市場。
　　第四步：如果有這一步的話，公司已經生存了下來。這一步才是真正的開始，將來怎樣還是未知。
　　
　　七，創業風險分析
　　技術風險：　倒立擺產品具有專業性，有著一定的技術壁壘，但是作為一個市場化的產品，它的硬件需求、基本控制算法的開發都是成熟的，這方面沒有風險。不成熟部分在于高端產品，先進控制算法的開發部分，因此，高端產品的開發存在一定的風險，高端產品的實物控制實現是主要的風險，例如：四級倒立擺的實物控制實現。但是這方面的工作并不是探索性的研究，而是在理論、實踐上都有很好的基礎下的工作，因此只要有人才，下定決心搞開發，成功地可能性是非常大，并且前期資金的投入并不多。
　　
　　市場風險：　市場風險的根源還是來自我們的產品，關鍵是我們的產品是否有競爭力？無論是在技術上，還是在產品價格、種類，滿足用戶要求上。我們不求每個方面最好，但在某些方面要有特點，要有競爭力，比如，我們的產品提供更為先進、多樣的算法，滿足更為尖端研究的需要，在性價比上也可提高。這方面關鍵是人才。有人才就有競爭力。毫無疑問，市場是有需求和前景的，而且需求將會增長。
　　
　　八：目前的技術基礎（有關我的工作）
　　一級、二級倒立擺：　極點配置、LQR控制器的實物控制，基本模糊控制、變論域自適應　模糊控制的仿真實驗。熟悉倒立擺實物系統（固高產品）的硬件配置，算法開發流程。
　　三級、四級倒立擺：　變論域自適應模糊控制的仿真研究；變論域自適應模糊控制器的DSP硬件實現的可行性初步研究，控制器DSP硬件設計初步設計。
　　五級倒立擺：　五級倒立擺變論域自適應模糊控制的仿真研究。
　　
　　九，需要的各方面人才：
　　理論基礎：有好的數學功底，有好的控制理功底，會運用理論分析問題，例如，會運用分析力學建立模型。
　　Matlab：　精通Matalb，有很好Simulink仿真能力，有很好的Matlab編程能力。
　　C/C++/VC++程序開發: 有很好的C/C++算法編程能力，有桌面軟件開發能力。
　　單片機/DSP：　單片機/DSP 開發板的設計， 很強的C語言程序的編寫能力
　　興趣：　對技術的興趣。
　　
　　十，我的夢想
　　1， 成立一個公司，做控制理論應用方面研究和產品開發，做尖端控制方面的研究和咨詢，現在的世界是以企業為主體的科技研發和競爭，這種模式的優點是明顯的，例如，美國生產的一種高科技電動代步工具“Segway”，事實上是一個一級倒立擺方面的應用，如果不是企業去做，這樣的產品是不會出現在市場上的。同時，公司也要廣納人才，記得我們的前輩曾國藩說過：天下事天下人辦。廣納天下的人才，形成團隊，讓每個人各盡其材，實現其人生價值。
　　2， 希望國家出現更多有技術追求、有夢想的高科技公司，讓國家看到希望，為社會創造價值，改善人們的生活。也為更多有才能的人提供機會。

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