系统工程博士主要学习的专业方向包括：

控制理论与控制工程：

这是自动化领域中最经典和核心的方向之一，主要研究系统的动态行为、稳定性、可控性和最优控制策略。

检测技术与自动化装置：

该专业涉及传感技术、信号处理、自动化仪表与装置等方面的研究，是自动化技术应用的重要组成部分。

系统工程：

系统工程是一门研究复杂系统的设计、分析和管理的学科，在自动化领域有着广泛的应用。该专业培养学生具备系统思维、系统分析和系统优化的能力，适用于需要综合考虑技术、经济、环境等多方面的自动化项目。

模式识别与智能系统：

该方向研究如何使系统能够像人一样具有识别、学习和适应能力，是当前自动化领域的一个热点方向。学生将学习到人工智能、机器学习、模式识别等相关知识，为未来的智能系统设计提供理论基础和技术支持。

计算机科学与技术：

虽然不直接属于自动化专业，但计算机科学与技术为自动化提供了强大的理论基础和实现手段。学习计算机科学与技术可以帮助学生掌握编程语言、数据结构、算法等技能，从而更好地进行自动化系统的设计和开发。

可靠性系统工程：

该方向研究系统的可靠性，包括可靠性系统工程理论与方法、系统可靠性理论与方法、产品环境工程理论与方法、软件可靠性理论与方法等。

建议选择与自身兴趣和职业规划相匹配的方向，同时考虑各个高校在该专业方向上的教学和研究实力，如北京大学、中国科学技术大学和清华大学在系统科学与工程专业中处于领先地位。