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控制理论与计算机的关系好比物理与数学的关系
2022-11-20 07:43:58 来源: 晨枫

【本文来自《现在一般企业都离不开计算机人才,但不同的企业有不同的要求》评论区,标题为小编添加】

东海野人

另外补充一点,如果不是高人,只是一个平凡的普通人的话,学会自动控制需要什么基础,有一个知乎上的答案可做参考:


(资料图)

轻松读懂所有控制理论需要什么数学基础?

https://www.zhihu.com/question/41075792/answer/2668735932

作者:攀登者链接:https://www.zhihu.com/question/41075792/answer/2668735932来源:知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

控制是以数学为基础的,它又不是纯粹的数学问题,这里会有物理的或者化学的建模问题,需要你一步步去学去搞懂,能短时间搞成大牛就是吹牛,大牛从来不是轻松能够达到的或者速成的。

听我的,要向骆驼一样要有耐力和耐心好好学好,高数,复函,离散数学,线性代数,概率论,矢量场,解析几何,微分几何,近世代数,物理,刚体力学,信号与线性系统,自动控制,现代控制,之后可以去做点实际工程,有了深刻体会之后再学:实变函数,泛函分析,矩阵论,随机,常微分方程,偏微分方程,黎曼几何,数理统计,变分学,群论,运筹学,拓扑学,数值分析,数字处理,最优控制,鲁棒控制,非线性控制,自适应控制,模型预测控制,在拿到硕士证之后可以去工作了,当然也可以继续读博,不过我觉得还是去搞工程,那样你可以深刻体会控制方法的应用和理论深邃的内涵是什么了,做控制是在理论和实践之间走钢丝,偏向那边都不好,太注重理论那就会眼高手低遇到实际问题也会晕找不到抓手,不抬头看理论一味低头去搞开发,再怎么做水平提高非常缓慢,没有理论支撑也很容易陷入迷茫,理论就像是一张作战地图它至少会告诉你:敌我态势,哪儿有河,桥,山,林,路,让你行动有了指引方向。所以要均衡前进,工作几年后再去读个博士也轻松。博士的基本课程有:动力系统(这是数学课,不清楚就百度一下),混沌,积分方程,回归分析,非线性期望,高等泛函,凸优化控制,随机控制,组合优化,奇异系统控制,H无穷控制,时滞系统控制,现代决策,现代优化,随机二次,三角模分析,优化与决策,算法分析与设计,数理逻辑与推理,偏微分方程控制理论,现代鲁棒控制等等及自己选的研究方向上的相关课程,大量国外优秀文献要多读;博士之后继续深耕,再有几年后你就会有不小的高度了,能不能成为大牛,那得看你的努力和悟性了。不过有些人研究生之后禁不住其他行业高薪的诱惑,选择了换行业,实际上控制专业把大部分应用数学专业的课程都学了,控制专业本身就是应用数学的一个分支,一个发展方向,有些数学学院对应用数学专业的研究生培养就有控制方向。控制理论不仅仅可以应用于工程技术领域,在经济金融的其他领域也有广泛应用,尤其是最优控制在经济金融投资证券应用很多,因此做控制的人很容易自学或者选修一下金融方面的课程,然后去做金融投资,保险设计等,这些工作收入一般比较高,有的会翻倍,甚至数倍于控制技术研发,因此在这种时候,还是要不负初心,耐得住诱惑才行。这也是为什么我们有时候看到做控制的人,并不是自动化专业科班出身,有的是做机械的出来的,电气的,通讯的,计算机的等等,在一些企业这些非科班的竟也能成为控制方面的骨干力量,功夫不负有心人吧!

需要纠正一个误解:控制不只是控制理论。

控制理论与计算机的关系好比物理与数学的关系,前者用到后者,同时用行的问题推动后者的发展。鄙视链说明的只是浅薄,不是渊博。

比如说,控制理论发源于微分方程稳定性理论,然后就发展成很大一个世界,用到很多数学工具,并发展出新的数学工具,然后发现更多的问题……这本来就是科学发展的正常循环。

至今控制有三路人马:应用数学、机电控制、过程控制。三路人马在控制理论上是统一的,但还是“共同而有分别”。到应用就分道扬镳了。具体就不扯远了。

然而,这基本上都是围绕连续系统的,碰上断续系统(比如控制回路里有几个IF……THEN)就抓瞎了。毛子当年的“变结构控制”包含断续元素,但只能用“有界”来分析。好处是只要在界内,不管怎么变的,通吃;坏处是即使在界内,系统行为也不便精确描述,只能有界描述。

但断续的问题越来越大,比如约束控制。在约束边界上,连续性条件就破坏了。

非线性控制更是海阔天空,根本不像线性控制一样,存在一个统一的框架。只要不是线性的,都是非线性的。线性只有一种,非线性就有无穷多种,自然难以纳入统一框架。

数学控制理论还有一个数学的“通病”:提出很多存在性、有解性、有界性,但对于具体的控制系统设计,缺乏规范的指导。简单系统没问题,但就是复杂系统需要理论指导啊。

控制的另一半是控制工程。在控制方面,理论与实践还真不是密切结合的。太多人想密切结合起来,但理论上给得了的工具工程上用不上,工程上需要的工具理论上给不了。这不是谁怪谁的问题,而是世界的复杂性和挑战的现实性的问题。

理论上解决不了,工程上还是得想办法结局。有的可以通过放大安全余量来硬抗,有的只有通过理论上匪夷所思的奇思妙想来解决。比如约束控制,直接扔一个约束最优化的数值方法上去,什么稳定性、有解性统统靠边。没有理论知道,就加一大堆调节参数,凭经验和实运摸索呗。

好处是问题还真的解决了,坏处是只有感性的模糊认识这问题是怎么解决的,缺乏理性的依据,下一次碰到“类似”的问题老办法还是继续管用,谁都说不清楚。所以新手对参数调试视若猛虎,因为心里一点没底,不知道跳出来的是老虎还是加菲猫。老手笃定很多,但依然是凭经验的自信,阴沟还是会翻船,同样因为林子大了,什么鸟都有,100次飞出金丝雀,101次就可能飞出老鹰。

工程永远是科学与艺术的结合。这里科学指理性、严谨的思考和方法。艺术不是诗和远方,而是跳出常规的创造性思维,像“战争艺术”、“管理艺术”那样的艺术。科学与艺术相结合的另一个说法就是严谨与跳跃思维相结合。任何工程师做不到这一点,两边缺一样,都不可能成为好的工程师。

在大学、研究所,控制理论得到深入的研究,但控制工程经常是缺门。不是他们不想重视,不在河边,怎么知道河水是怎么流的?

在工业界,控制工程得到深入广泛的实践,但控制理论经常敬而远之了。不是他们不想拥抱,而是在河里的漩涡中挣扎的时候,钓鱼台上的高瞻远瞩对他们缺乏吸引力。

扯得太远了。

自控与计算机谁是“老大”,谁是“老二”,看你是干什么的。如果你在过程工业,负责过程控制,建立在对过程的深入理解上的自控知识和技能为王,计算机知识和技能只是“干活的”;如果你在自控系统公司,比说公司是做DCS、PLC的,那解决了基本的架构问题后,计算机为王,因为那基本上就是专业化的计算机公司了,只是产品恰好面向自控。

学计算机的人能干自控吗?学自控的人能干计算机吗?都能。学校只是起点。能做到中级甚至高级岗位的话,70%以上的知识和技能只可能来自于毕业后的实践。如果一个人一辈子都主要“吃”学校里学到的老本,注定超不过中级岗位,能长久保住初级就不错了。

同样的道理,学电子工程的人不会做网页,这有什么?只要需要,找本书,找几段视频,不就会了?是什么科班出身并不重要。基础很重要,但基础也是能补的,尤其是工作中对症下药地补。学习首要的是懂得继续学习的方法。这对本科和研究生都是一样的。博士最大的本事不是“知道一切”,而是知道怎么学习和攻入全新的领域。要是博士研究生在充满已知的领域里折腾,那是在瞎混了。博导这么干,更是误人子弟。

最重要的本事不是知道什么事该怎么干,而是知道怎么学习和去干全新的事。当然,不是什么全新的事都值得去学习,值得去干。有时候是自己来兴趣了,有时候是工作需要,有时候是行业转型被迫。但要会学习,这一点是不变的。

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