自動控制準報備要領

& 韓特 老師提供

現今產業技術已朝向超精密化、高密度化、高速化、知能化、微小化等發展趨勢,並且結合了半導體、資訊電子、通訊、光電、生醫、及精密機電等高科技產業,在這創新性及前瞻性的「尖端工程技術」之中,微奈米機電整合技術為現代工程科技的主流趨勢及產業界升級的重要關鍵。在機電整合技術之中,自動控制的相關理論及其應用扮演著舉足輕重的角色,藉由古典控制學、現代控制學、數位控制等發展,使得機電整合之技術能力不斷地隨著時代的需求而進步。

在自動控制理論中,將先學習利用拉式轉換來建構出機械系統及電子電路系統的基本數學模式,來描述系統的特性;當系統的數學模式建立並了解系統的性能後,接著就是規格(specification)的選取,利用控制理論來分析系統性能是否達到預定的規格要求;若系統的性能表現不好,則可以設計控制器或補償器來改善系統性能,以滿足所需規格的要求,設計方法可利用古典控制理論或現代控制理論;最後,以電腦程式模擬系統響應的行為,來檢驗所設計的控制器可否使系統完成所需的規格要求。

自動控制的重點有:一是古典控制學部份、二為現代控制學部份、三為物理系統之數學模式及數位控制與非線性系統之分析。會先建議同學在準備過程中,先掌握住古典控制學部分,通常此部分將會佔考試的七成至八成左右,接著準備好現代控制學有關其穩定度的證明及回授控制器的設計流程,上述兩大部份,同學若有好好準備,自動控制的基本分數已有八十分左右的水準,最後建議把剩下的時間將物理系統之數學模式及數位控制相關題目多練習、相信同學在自動控制這門科目將會有不錯的成績表現。

若以前都沒有接觸過自動控制理論的同學,在開始準備時可以先將拉氏轉換熟練,了解系統最常使用的五大標準測試訊號,進而學習系統特性及其數學模式;接著利用穩定度的証明方法,來驗證系統的穩定程度;最後,學習在時域及頻域部份設計系統的控制器,使得系統達到被要求的規格需求,請同學在這方面要多加熟練!

在電機所控制組的考題趨勢中,首先需要重視的會是系統穩定度的証明,以古典控制學的BIBO穩定度證明為例,93年台大電機所出此題證明分數為15分,在96年台大電機所再出類似證明題時,其分數高達30分之多,所以希望同學在準備時,首先要多留意有關系統穩定度的證明;接著,會建議同學針對三大圖形題(根軌跡、波德圖、奈氏圖)多加練習,通常圖形題將會佔總分將近25分左右,希望同學要多加注意其繪圖過程及題目所需的系統穩定範圍;此外,在電機所的題目中,有兩大重點考題,其一是在頻率響應的部份,以電機所來說,頻率響應部份通常佔總分將近35~50分,希望同學能多留意如何利用題目所提供的波德圖或奈氏圖來判斷出系統的轉移函數、增益邊限(GM)及相位邊限(PM),並設計所需的控制器。第二個應考重點將會在現代控制學,例如利用狀態轉換矩陣,藉由轉換狀態來描述系統和判斷系統的可控制性及可觀察性,會是重點考題之一,以97年電機所為例,此部份所占分數將近25~40分之多。最後,建議要投考電機所控制組的同學:可以多針對「機械系統的數學模式推導」多加練習,倒單擺系統近年來經常出現在考題之中,以96年台大電機所為例,其倒單擺系統推導系統數學模式並證明其系統的穩定度,就佔了35分之多。

(一)章節重點分析(以★表示重要性)

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引用http://vivianchiu1.pixnet.net/blog/post/27513747

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