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控制工程基础

课程内容

分数构成

程成绩=卷面+平时(有两次课外的动手实验)无期中无pre无小测 每节课课前会点名提问上节课内容(提问内容会提前给)

课程大纲

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学习建议

控制工程基础》这门课是咱们过控专业的一门专业核心课,这门课程的理论性较强,也就是说主要讲的是理论及理论分析,没有安排实验验证和实现。其实后续还安排了一门课程叫《过程装备控制技术》,主要讲的是控制的实现与应用。同学们今后都会或多或少参与科研中,如果科研方向与控制有关,就得深刻理解课程的框架体系,并将各个知识点融会贯通。

一、学习控制工程基础的任务

根据曾胜老师介绍,本门课程逻辑结构框架是:

1)首先介绍控制理论在工程中的应用和发展以及自动控制系统的基本概念

2)接着是控制系统的建模包括对象建模,将系统简化为单输入单输出模型

3)以模型为基础讨论系统在时域典型输入信号的基础上的输出响应

4)以模型为基础讨论系统在频域上,以不同频率的输入信号激励所产生的输出响应

5)以模型为基础讨论系统的稳定性,给出算术判据和几何判据

6)以模型为基础讨论系统在不同输入情况下的跟踪误差计算方法

7)当系统不稳定或者跟踪误差太大,如何进行综合与校正以提高稳定性或减小误差

8)最后介绍的是计算机数字控制系统。课程的整个框架逻辑性很强

二、有效的学习方法

以半穿越等比较复杂的理论为例,我认为首先需要仔细看书。对于结论性的公式,要仔细揣摩,努力理解。当时我的老师是杨健老师。杨老师比较注重基础,所以好好看书、仔细消化还是很有必要的。这门功课的内容确实比较繁复,基本上都是基于拉氏变换和拉氏反变换的模型,在时域与频域上的计算分析,基本都是纯数学内容,涉及控制原理和算法,简单的电路分析和简单的例程编程,没有实验验证。在学习的时候只能根据课程框架,多学多练,在学习和练习中逐步加深理解。

考试题型有选择、判断、简答题。难点主要集中在流程图化简和稳定性分析。在稳定性分析中会出现3次方程。计算比较困难和繁琐,所以考试时务必带上计算器,同时为后面的题目预留较多的时间,有些题目可能看上去和平时作业题比较相似,但计算起来还是比较复杂,不可掉以轻心。

三、学习资源的利用

除了课上认真听讲之外,如果有不懂的地方可以看B站上董景新教授的讲解。董景新教授是清华大学的教授,也是这门课所用书的作者。作业要经过自己思考,独立完成。如果学有余力,可以尝试MATLAB的编写,通过自己的尝试可以加深对课程应用的理解。

四、遇到的困难及克服方法

以上提到的八小点内容都是重点,简单来说要会建模、分别在时域和频域算响应、判断稳定性。确定输出对输入的跟踪误差,以及增加稳定性和减小误差的校正方法。

其中的难点首先是拉氏变换,这是一个基本工具,需要有较好的数学功底:其次是建模和理解模型代表的含义。如果模型正确且理解得当,只要不算错,时域频域响应、算数稳定判别以及跟踪误差的计算分析都没问题;第三个难点是几何稳定判据,需要对几何判据有较为深刻的理解;第四个难点是增加稳定性和减小误差的校正方法,这需要有扎实的数学功底和能将前面知识点融会贯通。这门功课的内容比较繁复,基本上都是基于拉氏变换和拉氏反变换的模型,在时域与频域上的计算分析,基本都是纯数学内容,涉及控制原理和算法,简单的电路分析和简单的例程编程,没有实验验证。在学习的时候只能根据课程框架,多学多练,在学习和练习中逐步加深理解。

于我个人而言,最大的挑战主要就是奈氏图。因为它比较难理解,它是用拉普拉斯变换以后的传递函数去画的图。它的物理意义不是很明确,比较抽象,理解起来会比较费力。我的建议是不要想太多,把它当成前到后的过程,会带来拉式空间上的变换。

五、对“刷题”的看法

一、理解原理,注重基础

在刷题之前,务必深入理解控制工程的基本原理和基本概念。只有掌握了扎实的基础知识,才能在解题过程中游刃有余。刷题不仅仅是为了熟悉题型和解题技巧,更重要的是通过练习来巩固和深化对原理的理解。因此,建议在刷题前,先花时间系统学习教材中的理论知识和例题。

二、多样化练习,全面提升

控制工程基础的题目类型多样,包括计算题、分析题、设计题等。为了全面提升解题能力,需要进行多样化的练习。通过接触不同类型的题目,可以锻炼自己的思维灵活性和解题策略。同时,也要注意题目的难度梯度,从易到难逐步挑战,避免一开始就陷入难题的困境。

三、反思总结,查漏补缺

刷题后的反思和总结至关重要。每做完一套题目,都应该仔细分析自己的解题过程和答案,找出其中的错误和不足。通过反思,可以深入理解题目背后的原理,发现自己的知识盲点。同时,也要及时整理和总结错题和难题,形成自己的错题集,方便日后复习和巩固。