16岁上大学，以优异成绩提前半年拿到硕士学位；23岁赴澳大利亚攻读博士，取得首创性成果；27岁在美国纽约大学理工学院完成博士后研究，继而公开竞聘成为该院仅有的三个访问助理教授之一；29岁离职回国，成为东北大学“百人计划”特聘教授。
这个充满“学霸”色彩的人，就是刘腾飞。
电话采访中，他笑言自己做学生的时候“学霸”这个词还不流行，现在成了老师做不成“学霸”了，但他仍然乐于分享自己成长与科研道路上的所得所思。
专注方向，勇于创新
刘腾飞说自己能够快速成长，首先得益于研究方向的一以贯之。
刘腾飞硕士毕业于华南理工大学控制理论与控制工程专业，因为成绩优异，不仅提前半年毕业，还得到了硕士导师的大力推荐。“他当时刚从香港做完博士后回来，就把我推荐给了自己的博士后导师，也就是国际著名控制专家、澳大利亚科学院院士IEEE Fellow David Hill教授，我跟他攻读博士学位。”
博士后阶段的导师则是在博士阶段就已有默契合作的国际著名非线性控制专家、IEEE Fellow姜钟平教授，加盟东北大学也是由他引荐。“博士后研究是博士阶段研究的延续，方向没有改变，只是后来在研究内容上有所发展。”
也就是说，从硕士到博士再到博士后，刘腾飞一直专注于系统与控制研究方向，具体涉及非线性系统稳定性理论、鲁棒自适应控制、网络化控制、分布式控制及其在移动机器人、流程工业中的应用等。统一的研究方向、多位名师的悉心指点，再加上个人的积极努力，成就了刘腾飞的加速成长。
在短短几年时间，他就作为主要研究者在控制领域的几个重要方向上取得了国际领先的研究成果。其中最主要的是，他首次提出了用于非线性动态网络稳定性判定和控制器设计的回路小增益理论，并基于回路小增益理论首次解决了非线性系统测量反馈控制、量化控制以及分布式控制等方向中的多个重要问题。
据了解，稳定性是复杂系统和控制论中的关键核心问题之一，是一般工程系统所必须满足的基本要求。而现代工程系统愈加复杂，其内部往往由许多子系统以网络化的形式通过特定拓扑结构相互关联、配合运行，这就意味着基于输入状态稳定性（input-to-state stability，ISS）的小增益理论无法满足应用需求。在网络化背景下，迫切需要建立能够有效处理多子系统多回路情形的新型分析和设计工具。
就是在这样的背景下，刘腾飞与合作者提出了用于多回路非线性动态网络稳定性判定和控制器设计问题的回路小增益理论（cyclic-small-gain theory）。该成果的创新之处在于，能够利用子系统的ISS性质，通过判断网络中各回路的增益特性来刻画整个系统的稳定性，从而极大简化了复杂非线性动态网络的稳定性判定。不仅如此，这套理论能够与经典的李雅普诺夫理论充分结合，为解决该理论一百年来最核心的李雅普诺夫函数构造问题提供了全新途径，从而成为复杂非线性系统控制器设计的有力工具，其实用意义已经通过解决多类非线性控制问题得到验证。另外，该理论的新颖之处还体现在其通用性，其对连续时间系统、离散时间系统以及两者的混杂系统均有效，表现出广泛的应用价值。
与此同时，刘腾飞在这一理论的应用方面，也进行了大胆的探索。
在深入研究了非线性控制领域典型的严格反馈系统、输出反馈系统以及更一般的包含动态不确定性的系统和关联大系统之后，针对这些重要的、有实际背景的系统，刘腾飞从非线性动态网络的角度入手，提出了基于回路小增益定理的控制器设计理论。通过多项关键创新，较好地解决了高阶非线性系统的测量反馈控制和量化控制问题。
需要特别指出的是，在不假设镇定控制器显式存在的前提下，刘腾飞首次将用于线性系统量化反馈控制的扇区约束方法推广到了高阶非线性系统，从而能够使用工业中常用的对数量化器对典型非线性系统实现量化控制。针对量化器有限字长所导致的问题，刘腾飞首次提出了基于回路小增益定理的动态量化控制设计。这种设计通过在控制过程中在线调节有线字长量化器的量化间隔实现了对高阶非线性系统的全局控制。
同时，量化控制方法亦应用于工业镁砂熔炼过程中电熔镁炉的三相电流控制，提出了实用逻辑控制策略，用于解决系统中固有的强非线性和大不确定性所造成的困难，从而提升产品质量，降低系统能耗。
此外，他还首次提出了基于回路小增益理论的分布式非线性控制器设计方法，并证明该方法能够较有效地处理信息交换拓扑约束和不确定非线性动力学之间的矛盾，且在多机器人系统的分布式编队控制中实现了成功应用。
相关研究成果均已在控制领域的重要国际期刊发表，其中在国际顶尖期刊《IEEE自动控制汇刊》、《Automatica》发表论文8篇；作为第一作者同合作者姜钟平教授、David J.Hill教授在国际知名出版社Taylor&Francis出版专著一部，得到了国际权威控制专家和同行的广泛认可。
而最值得称道的是，这些理论成果在多机器人系统的分布式编队控制、交通系统的智能调度以及镁砂熔炼过程控制等工程问题中的成功应用，不仅预示着更多与工业控制密切相关的控制难题的解决，更为将来更深入的理论研究和进一步解决国家重大需求奠定了坚实的基础。
基于此，刘腾飞在2011年中国控制会议上以第一作者身份，获得我国控制理论界最高水平的青年学术奖项“关肇直奖”。
脚踩大地，期许未来
刘腾飞是在2014年初回国的，在他的计划里，回国是必须的，只是早晚问题。而加盟东北大学，则是出于综合因素的考虑，科研环境、学科积累、团队情况以及个人发展等等。东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室，是国内控制学科领域数一数二的研究团队，刘腾飞希望在这里实现新的突破。
尽管研究内容更偏重理论，但刘腾飞一直非常注重与现代复杂工业发展的实际需求相结合，他是两只脚踩在大地上开展研究的。面对未来，扎实仍然是他的基本原则—以实际工程问题为背景，做深做透。
他表示，要“依托东北大学控制科学与工程国家重点学科和流程工业综合自动化国家重点实验室，发挥东北大学的专业、行业和地域优势，结合国家重大需求，在前期工作的基础上针对复杂工业自动化系统中存在的控制问题深入开展特色研究。”
比如，针对现有的分布式控制结果大多考虑比较简单的智能体动力学，而难于处理复杂现代工业自动化系统中普遍存在的强非线性、强耦合、大不确定性等问题，开展多种分布式非线性控制器设计的系统化方法研究。
比如，紧紧把握云计算、大数据、移动互联网等通信新技术渗透工业自动化系统的背景下，事件驱动的控制成为重要发展趋势的契机，借助回路小增益思想，继续开展深入研究，为解决事件驱动的控制在工程应用中所面临的诸多困难提供支持，等等。
现在，刘腾飞已经初步组建起一支由副教授、讲师、博士后组成的创新研究团队，各项工作也已在循序渐进开展。
制造业是我国的优势产业，流程工业是我国的特色产业。李克强总理提出的“中国制造2025”，为高端制造业的发展和起飞创造了新的机遇。
而刘腾飞的目标，就是通过研发新一代流程工业自动化系统的核心理论与技术，推动实现由“中国制造”到“中国创造”的跨越。我们期待，雏鹰展翅，勇击长空，广阔天地纵情翱翔。