博鱼自动化是研究自动控制系统的,一个完整的自动控制系统,里面涉及的方方面面的东西,都是自动化本科应该学习和研究的内容,到了硕士和博士阶段,会针对一个领域,一个问题进行深入研究。
自动控制系统一般由控制器,执行器,被控对象,传感器组成。从控制系统的组成,就可以看懂自动化专业的研究内容和就业方向。自动化,说白了就是人通过控制器发出指令,由执行器操作,传感器反馈被控对象的参数,实现被控对象稳定运行。
控制器可以分为单片机,嵌入式linux,plc几个大方向。控制器处除了处理器本身,还有相应的外围电路,机械结构等。dsp,fpga,arm其实不属于单片机的范畴,但比较类似,所以还是分到了一起。
单片机主要涉及本科的微机原理,数字信号处理博鱼(中国)官方网站,嵌入式arm,linux开发等。单片机(指51,stm32等低端处理器)主要跑裸机或状态机,或简单的操作系统(ucos),开发难度较低,实际中有应用,但非常少,不过属于基本技能。嵌入式主要做arm和linux,也有做arm+fpga的,和单片机不同的是,大多配有操作系统,开发有规范的流程,就业也有一定市场。
再高端如nvidia的jetson,intel的nuc,主要做高性能的处理和计算,应用在图像处理、机器人控制等等。只掌握自动化的课程体系往往不够,还需要自学操作系统,计算机网络,数据结构等计算机的专业知识,还有图像处理,机器学习等等知识,建议按照计算机的培养体系走。
plc在工业企业应用非常广泛,plc稳定耐用,适合环境恶劣的场合。plc编程使用梯形图,较简单,有电气控制的基础就可以上手。plc开发的难度不在程序本身,而是各种厂商的设备之间通信,因为不同厂家通信协议都不同,目前没有统一的标准。除通信外,触摸屏,组态,变频器都属于要掌握的内容。
控制算法按就业市场来看,主要两大类。一类是大火的人工智能、深度学习,一类是传统的自动化控制器设计。
前者易出论文,就业前景好,是热门方向。自动化本科开设相关课程少,主要集中在研究生阶段,而且也是主要靠自学。招聘面向所有电类相关专业,因为硕士博士阶段这是很多电类专业导师和学生的研究方向,想找相关工作需要自学计算机知识,只会算法是远远不够的,还有有强大的工程开发能力,要能把算法落地。想搞纯算法也可以,至少要博士毕业+顶会论文吧。搞这个的话,学好数学和编程,补好计算机的基础课。
后者就是一直以来的自动化的控制算法,pid是基础也是最常用最好用的,以及由pid引申出的双环,三环,串级等等,频域设计需要的也很多博鱼(中国)官方网站,非线性的知识也需要一点,mpc,lqr,kalman,ss都是能在实际中得到运用的较高级算法,除此之外高深的控制理论就很难在实际中得到运用了,我认为主要有使用要求苛刻,计算量巨大,易受干扰,成本大的原因,更重要的原因是目前的算法甚至简单的pid可以达到95%的的性能,使用这些高级算法能达到98%,但有多少中小企业会为这3%去投入资本重新研发呢(数据只是胡扯)?
执行器一般研究较少,自动化领域都是拿来用的。比如阀门,泵,有些学校可能有液压和气动这门课。了解常见的驱动方式和驱动器即可。执行器和机械,化工专业关系大,自动化领域搞的不多。
被控对象通常指电机,因为电机是自动化领域最常见的一个被控对象,锅炉加热炉这些也是。对于电机其结构,原理,分类,启停等基本知识属于电机与拖动博鱼(中国)官方网站,电机控制的实现要用继电器组成电路或plc编程,在电气控制有相关内容,电机的配电需要供配电技术,电机调速与运行需要运动控制系统的知识。根据所涉及的领域,还需要电力系统,特种电机等电气的专业知识。
传感器也是自动化的一个重要内容。本科的传感器技术主要介绍温度压力等常见变量的测量方法,硕士阶段传感器主要做嵌入式和仪表相关内容,仪表是没法单独使用的,一定要放在实际场合才能发挥作用。实际中运用传感器,对这部分知识要求不高,反而是需要网络通信,程序开发的知识。因为现在的传感器集成度很高,留有外接通信接口的。
自动化的目标是要控制电机,那么,电机的结构,原理,启动制动调速的方法要熟悉,这些内容属于电机与拖动,电机需要供电,控制博鱼(中国)官方网站,需要低压设备组成低压配电柜进行供电与保护,属于电气控制,供电技术两门课,采集和测量电机运行时的数据,用到了传感器技术,检测与转换技术,为了实现控制的精确,需要引入反馈,也就是自动化的核心课程,自动控制原理,以及其中应用最为广泛的PID控制器,实现控制算法,需要控制器,需要编程,这些属于单片机原理和plc技术,有时需要用到dsp,信号与系统,数字信号处理这两门也是必修课整个控制系统属于运动控制系统,控制器到电动机的控制,需要借助电力电子装置实现,这是电力电子技术,数电模电更是无处不在,检测,保护,驱动电路,离不开模拟电子技术,数字控制,集成逻辑电路使用,需要数字电子技术。对于经典控制无法解决或性能不佳的问题,引入了现代控制理论,现代控制理论相比自动控制原理,多了对系统内部的分析,状态反馈,状态观测器,解耦控制,现代控制理论的引入,带来了更强大的工具。
控制科学与工程是一级学科,是自动化对应的最正统的学科。考研是不能报这个专业的,需要报一级学科下面的二级学科,包括双控,制导,模识,检测。二级学科是比较宽泛的,可以多也可以少,比如A学校可以只收双控和检测,其他二级学科都不开。B学校除了这几个,还开了企业信息化(比如清华),这些都是可以的,报考时候要注意选择二级学科。
还有一个控制工程专硕,今年专硕重改已经没有了,改名叫电子信息。所有电类除电气外,包括计算机,电子,通信,仪表,控制等等都叫电子信息。报考专硕的话不要找控制工程了,找电子信息,括号里一般有注释,比如电子信息(控制工程),电子信息(电子与通信工程)博鱼(中国)官方网站,或者看专业课考什么,考数据结构就是计算机,考电路与信号就是电子,考自动控制原理就是控制。
至于二级学科方向,主要是看导师的研究方向,和专业的名字有关系,但关系不大。导师在双控,也可能做图像处理计算机视觉的,在检测方向,也可以做控制理论的,而且很多老师是在多个二级学科收学生,所以具体情况要看你所报考的学校和导师方向。
双控主要研究控制理论和控制算法,现在很多老师也开始做神经网络,深度学习了,基本所有老师都会在双控收学生。模式识别主要做图像处理的,自动化做nlp的很少,有些学校也是有的(哈工大),大部分老师都是做图像的,这个是考研的热门,竞争很大,一般来说,如果老师在模式识别招学生,那他大概率就是做ai方向的。制导有些军工学校有,比如西工大北航,主要控制导弹航天器,一般除本专业外不建议报考,因为缺的基本知识太多了。检测比较杂,做什么的也有,是比较冷门的方向,有可能低分上好学校,比如北理工双控和模式都是爆炸,检测相比这两个就稍好一点。系统工程不太清楚,记得东北大学系统工程很厉害,是做控制理论,也有管理,金融方向的,不是太了解,也不建议报考。
总结一下,不清楚报什么可以报双控和模识,这两个是热门,肯定不会错。检测可能捡漏,制导偏军工,系统工程偏理论,剩下的太冷门,招生人数也少,不建议考虑。