生于黑龙江桦川。1983年在东北重型机械学院（今燕山大学）获应用数学学士学位，1986在哈尔滨船舶工程学院（今哈尔滨工程大学）获现代控制理论硕士学位，1989年在哈尔滨工业大学获一般力学博士学位。1989～1991年任哈尔滨工业大学机械工程学科博士后研究员。1991年11月至1997年任哈尔滨工业大学教授。1997～1998年被英国赫尔大学聘为访问教授。1998～2002年在英国谢菲尔德大学和贝尔法斯特女王大学访问。1999年获国家杰出青年基金资助。2000年受聘为哈尔滨工业大学导航、制导与控制学科长江学者特聘教授。2002年回国创建了哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心并担任该中心主任。2005年任教育部创新团队负责人。2010年任国家自然科学基金委员会创新群体负责人。2016年任国家自然科学基金委员会重大项目负责人，同年当选电气电子工程师学会会士（IEEE Fellow）。2019年当选中国科学院院士。在控制系统设计的参数化方法、线性系统的特征结构配置、鲁棒控制、BTT导弹自动驾驶仪的鲁棒控制和飞行器控制等方面做出了重要贡献，所建立的特征结构配置参数化方法被国际同行学者称为段算法和段方法。2004年、2013年分别获黑龙江省自然科学奖一等奖，2008年、2015年分别获国家自然科学奖二等奖，获第四届中国青年科技奖、全国优秀科技工作者等奖励。任教育部科技委信息学部委员、中国自动化学会常务理事、控制理论专业委员会副主任、863专家组成员和973专家组成员等。发表SCI论文260余篇，出版英文专著3部和中文专著2部。