自動控制原理怎麼學?

時間 2021-05-07 06:02:21

1樓:

@擺渡人寶刀君 的答案寫的很形象翔實了,我來做乙個經典自動控制脈絡的梳理。

自動控制理論基礎、自動控制原理、機械工程控制技術基礎和訊號與系統等等科目本質都是一樣的。前三者本身就比較類似,而自動控制理論與訊號與系統的微弱區別就在於他們分別用兩個角度來闡述同一件事物,一體兩面。

目前工程上用的比較多的還是經典的自動控制理論,例如PID等等,現代控制理論可以等學有餘力的時候進行自學。

首先得知道乙個自動控制系統包含什麼,主要有如下幾種。

測量元件:測量被控量;

比較元件:產生被控量與控制連個偏差訊號;

放大元件:由於偏差訊號一般比較微弱,經過變換放大後產生足夠大的幅值和功率;

執行元件:變換放大後的偏差訊號經執行元件驅動被控物件;

校正元件:為使系統能正常工作,在系統中設計能提高控制效能的元件。

2. 自動控制系統的基本控制方式

開環控制:最簡單的控制,只給定乙個輸入。

反饋控制系統:給定乙個輸入,按輸出和輸入的偏差進行控制,這個是整個經典自動控制系統的基礎。

復合控制系統:可以理解為考慮了引入擾動的反饋控制系統,按偏差控制和按擾動控制結合起來,在反饋控制系統之上更進一步。

3. 使用自動控制系統的要求主要是三個字:穩!準!快!

4. 有了對自動控制系統的基本概念。需要學會對自動控制系統進行建模,如何求兩個節點之間的傳遞函式(梅森增益公式),以及如何對乙個比較複雜的自動控制系統進行化簡。

5. 有了這個傳遞函式,需要對其進行分析。最直觀的就是對乙個線性系統的時域分析。

主要包括三個三個方面:穩定性,暫態效能和穩態效能。包括如何利用勞斯判據等方法進行判穩,如何計算穩態誤差、動態誤差係數等等。

6. 在前人的實踐當中,發現根軌跡法能夠很方便的分析控制系統效能指標,確定控制系統的控制引數,學會這種方法就能很方便直觀的對系統進行分析。

7. 但是有時候在時域上的分析掩蓋了很多細節。借助於Nyquist圖和Bode圖,我們可以很方便地反求系統傳遞函式,求穩定性,幅值裕度、相角裕度、諧振峰值等資訊。

借助於Bode圖,我們知道乙個理想的自動控制系統大概是什麼樣子的,也就是三頻段理論。這也對後續的校正鋪墊。

8. 當我們設計出乙個控制系統,但是發現他的效能指標達不到要求,我們就可以用滯後校正,超前校正,滯後-超前校正的方法,結合Bode圖在理論上達到我們的指標要求。注意:

只有滯後-超前校正,沒有超前-滯後校正!

9. 在得到乙個滿意的自動控制系統之後呢,需要把他部署到我們的控制器上,然後我們的控制器只能處理離散的資料,所以要對乙個連續時間域的控制系統離散化。隨之而來的就是連續系統在離散情況下各種效能指標的分析。

10. 至此,我們就完成的乙個經典自動控制系統的設計到部署的全過程。現在不懂不要緊,打好基礎功,等以後接觸到實際專案,或者參加各模擬賽的時候,就清楚了!

另外,並不是說越複雜越精密的系統設計出來就越好,有時候簡單夠用就好。乙個控制系統的效能主要區別於兩個方面,乙個是感測器的精度,另乙個是離散時間的取樣速率,或者通俗的講,快速性要好,DSP等處理器處理的速度夠快,哪怕這個自動控制模型建的不好也能起飛。當然這就涉及到線性離散系統,是後話了。

關於課程學習方面的問題,推薦B站上盧京潮老師的課,還有胡壽松老師的教材和題海。有條件的也可以在matlab上玩一玩simulink。

《自動控制原理》西北工業大學盧京潮 (去黑邊)_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili

胡壽松老師的自動控制原理

胡壽松老師的題海

2樓:NeverGiveUp

個人觀點:感覺至少是國內主流教材都是只側重系統分析,不側重控制系統設計(當然後續課程過程控制和運動控制會側重系統設計),這其實有些不妥,至少是和研究生接軌這一點做得不好。控制系統設計非常重要,從時域理解控制也非常重要(國外有一本非常經典的過程控制完全從時域講解,甚至不需要復變函式知識,會微積分就行)。

還有就是,把經典控制和現代控制分開講沒問題,但是一分為二地割裂開來就不好了,這一點清華大學吳麒老師編寫的書做的就很好,經典控制和現代控制過渡很自然。

3樓:emmmm

大二狗一枚

現在在自學自動控制原理

我是找了乙個東南大學的教材

在中國大學mooc網上進行自學

先把公式給推導一遍

再看案例

多做題多理解概念

其他的我也就不知道該怎麼辦啦。

4樓:jRONI

控制原理哪有那麼嚇人這一點數學還不夠數學系做幾到題的知識量按我的方法學

把復變函式學好深刻體會尤拉公式這樣在傅利葉變換和拉普拉斯變換時對時頻對偶有清楚的理解

如果有泛函分析的基礎從運算元上理解那就更簡單了經典控制理論說完了

5樓:

一堆說數學基礎的,頂多用下高數和復變的東西叫什麼數學基礎。

這門課最重要的就是不要看書多刷題,書上一大堆概念寫的亂七八糟沒屁用,多算幾個題就熟了。

6樓:lynn

自己湊過來回答的,認認真真聽了一學期,發現竟然不如考前研究了兩套卷子的同學考的好,突然就想到老師說過,這門課有不懂的去知乎上找答案吧……

7樓:小心假設

制御工學の考え方―產業革命は「制御」からはじまった制御工學の考え方―產業革命は「制御木村英紀 |本 | 通販 | Amazon

這本偏科普。作者木村英紀,還寫過不少其它相關書:Amazon.co.jp: 木村英紀: 本

順便說一下:

咱們這一代工科學生,基本只會英語。因此,很多德文、法文、俄文、日文等等寫成的好的參考資料,往往被忽視了。當然,讓每個人都學幾門外語也不大現實。

不過,退而求其次,總可以推薦給出版社翻譯引進這些資料。這就是我回答中推薦很多外文書的原因,也是我之前就此提問的原因:

有哪些值得引進的俄文、德文、法文、日文等等的科技書籍文獻? - 知乎

8樓:呆萌狗

就是數學!!!

當年就讀的大學的自控學院的院長就是數學專業出身!

自控,現控,訊號與系統都是數學的範疇,學好高數和復變函式還有矩陣理解起來就容易了。什麼拉普拉斯變換,z變換,傅利葉變換,線性,非線性,卷積,一聽就是數學。只不過把數學知識用於實際問題,反過來把實際應用抽象提煉出數學模型就是數學建模。

9樓:瞬間的奇蹟

感謝@立黨和@MarinaZhao的回答,我正在複習自動控制原理,莫名覺得無比享受。大概和我比較喜歡高數有很大關係吧!以後有機會一定買本原版書來看!

然並卵,該掛的還是會掛……(T . T)

10樓:驅蚊器問3

自動化控制有半自動與全自動化

例如:機器、裝置可以按照生產的要求和目的,進行自動化生產;全自動人只需要

自動化控制

作為操作員,確定控制的要求和程式,不用直接參與生產過程的控制技術;半自動化控制要人通過設施、裝置、機械、儀器或手工等勞動力的參與。

自動化控制技術廣泛用於工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。採用自動化控制不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來,而且能擴充套件人的器官功能,極大地提高勞動生產率,增強人類認識世界和改造世界的能力。因此,自動化控制是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標誌。

自動化控制理論是自動化專業的重要學習課程

11樓:

我認為應該是把數學學好

本科階段自控原理研究的大部分問題都是穩定性問題,根據判斷乙個系統的穩定性與否可以將自控原理分為以下幾個部分:

1、利用閉環傳函的特徵多項式,通過求解特徵根或利用羅斯-霍爾維茲判據來判斷。在這一塊,需要比如微分方程、拉普拉斯變換、行列式、多項式這類的知識。

2、通過開環傳函,找零極點,畫軌跡去判斷系統穩定性,這部分具體用數學哪一部分我說不出來,但是理解跟軌跡的一些性質(如分離點,匯合點,180°角條件etc)需要一些數學基礎。

3、頻域分析,拉普拉斯變換肯定少不了了,像乃奎斯特圖是利用了復變裡邊的幅角定理。

4、狀態空間,這部分用到矩陣論一些知識,比如求exp(At)時要用到Jordan標準型或者化零多項式之類了,分析可觀可控性,分析可鎮定問題都需要矩陣...

5、非線性部分,穩定點附近的線性話肯定會用到泰勒展開得到雅各比矩陣(李亞普諾法第一法),又比如相平面法像極了微分方程裡的利用線素解題的幾何法。

除了穩定性問題以外,像什麼魯棒性,快速性,乃至最優化中也基本都是用數學公式去給出標準或得出結論,比如最優化裡邊需要泛函極值和哈密頓函式。

記得第一節課的時候,老師給我們說,學這門課要有高等數學、線性代數、復變函式、大學物理的基礎,此言不虛,想起來課上能夠聽得懂基礎一定要好。

自控原理這門課,學起來還真像是學數學...然而它也有其工程背景。理論這東西嘛……和實際還是有差距的。

實際上大部分工程問題都可以用調節pid來解決。不過,理論這東西也有它吸引人的地方.....(我在想研究生轉去數學系研究控制論也不錯吧.....

)考研的話,多做做題好了。公式嘛,會用就好了……

12樓:MarinaZhao

上課之前我以為它工程學,上課一翻書我發現它是數學,理解以後覺得它像哲學,等我真的用它的時候我才意識到它其實是玄學~

好吧,控制是心法,能把各路武功融匯在一起,但只有心法沒有劍在手你也做不成高人。至於怎麼學,老老實實看書推公式查資料問老師,多聯想和驗證現實生活中的控制例項(到處都是,學術領域如飛彈飛機汽車化學反應生物調節,生活中如吃飯走路以及你媽教育你的過程都可以帶入),多加領悟,最後你腦子中建立起一種天下大同的系統的世界觀,就差不多了。

至於各種你看起來艱深的公式定理,不管在時域頻域拉普拉斯空間引數空間,無非兩個作用,乙個是用來認識系統,如穩定性分析,響應分析,乙個是拿來改造系統,如各個域下的控制器。要學好這些知識的基礎,包括但不限於線性代數,微積分,矩陣論,訊號與系統,建議題主邊學邊複習以上科目。

祝樓主學完以後對工程建立起乙個big picture,並得到乙個全新的世界觀。

ps~為什麼說應用的時候是玄學呢~是因為控制和數學物理化學一樣,有乙個天敵叫assumption~應用中,這些assumption非常難滿足,甚至你邊應用邊發現還有一堆隱含的assumption,比如時滯,容差,空氣阻力,感測器解析度blabla~總之能得到預期結果還是要拼一部分運氣的

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live 只要線性代數過關就可以,感覺有聯絡,比如pole placement的時候得知道一點最基本的pole怎麼影響響應結果,但是聯絡不大。現在實際公司裡用現代控制理論的場景很少,感覺大多數還是pid,或者是前饋加pi,剩下的就是基礎與或非。 遛狗人 計算機本碩,控制博士。單學 線性系統理論 是沒...

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