控制工程实践(1)——引子

控制工程包括三个过程:

(1)辨识或建立系统模型
例如,我们的控制对象是电机,那么首先就要建立电机的数学模型;如果控制对象是一个加热装置,则首先要建立加热装置的数学模型。

(2)系统稳定性分析
能不能对它施加外部作用从而让一个过程按照我们我想要的方式运行。而系统稳定性分析的结果就是告诉我们我们可不可以做到,并顺带着告诉我们怎么做到。

(3)控制器设计
根据控制对象,设计采样模块、校正模块和执行器。控制器设计,对于21世纪的我们来说基本可以等同于如何去编程实现这个数学计算过程。

高级控制研发工程师所需知识技能:

  1. 各类控制对象、执行机构(如电机、液压阀等)的机械结构、物理原理及数学模型分析;
  2. 电子硬件技术:数电模电的电路设计;电力电子拓扑原理、器件选型;
  3. 控制算法、信号处理,电控系统、运动控制系统、过程控制系统的原理及仿真模型搭建;
  4. MCU/DSP/MPU内核和外设结构、原理;
  5. 嵌入式软件:设备驱动、操作系统、功能模块、软件架构、软件工程方法;
  6. 上位机软件:友好的人机交互接口,如Qt、C#。
  7. 通信原理:有线通信(串口/以太网/CAN),无线通信(WIFI/Zigbee/蓝牙/LoRA/NB-IOT),掌握主流的总线通信;

这些技能中,最核心、基础的是数学、电路原理、自动控制原理、编程,以及English。

控制研发工程师的工作步骤:

1.理解整个系统的运行原理及过程;

2.分析被控对象、执行机构的运行原理,搭建其数学模型;

3.设计整个控制系统(控制率、反馈装置)的仿真模型;

4.硬件电路设计、算法代码实现;

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5.测试、验证、改进。

作为工程师,要做到动手与思考相结合,遇到不熟悉的研发项目或产品,可以先尝试动手实操,多看看、多问问、多动动,然后总结思考查资料、剖析原理,再去实践改进,如此循环迭代,最后就能成为专家。光做不想,云里雾里;光想不做,纸上谈兵。

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