Método moderno para la enseñanza de controles.

Antecedentes

Cuando tomé mi primera clase de controles (2006-ish como lo enseñó un profesor aeroespacial para una mezcla de estudiantes de ME y EE), básicamente todo se hizo en la transformación de Laplace, funciones de transferencia, etc.

Más recientemente (2012) tomé una clase de controles de posgrado en una escuela diferente y era casi todo el espacio estatal. Realmente se trataba de un montón de pruebas abstractas de álgebra lineal relacionadas con la observabilidad y la capacidad de control. Calculé la diferencia con el hecho de que era para estudiantes graduados que estarían trabajando en una clase de problemas más teórica (casi no se hizo mención para relacionar esto con ningún sistema real).

Ahora, al hablar con estudiantes de pregrado en la misma escuela, me dan a entender que el espacio de estado es la forma en que se enseña actualmente la teoría del control. Los métodos de Laplace se cubren brevemente pero se descartan rápidamente como obsoletos.

Trabajo en combustión y no tengo una idea real de lo que está pasando.

Preguntas

• ¿Es esta una indicación precisa de la forma en que se enseñan los controles en estos días?
• De cualquier manera, ¿eso coincide con el estado / futuro previsible de los controles?

También estoy interesado en conocer los méritos de un método sobre el otro.

Descargo de responsabilidad: he estudiado la teoría de control desde una perspectiva matemática, no desde la perspectiva de un ingeniero.

La teoría del control clásico se basa en sistemas lineales y también se limita a ellos. La linealización es útil en muchos casos, pero no totalmente aplicable en otros. Las herramientas de análisis (transformación de Laplace, colocación de polos, locus de raíz, routh hurwitz, etc.) son más fáciles de realizar en sistemas lineales.

La teoría de control óptima es el enfoque más moderno porque puede manejar sistemas no lineales directamente sin usar el dominio de frecuencia. La idea es que se puede lograr el control minimizando una función de costo elegida adecuadamente a lo largo del tiempo. Por lo general, esta función de costo es una función de las variables del espacio de estado y generalmente está sujeta a restricciones definidas por la dinámica, las condiciones de contorno y / o las rutas viables. La palabra "óptimo" no significa que sea necesariamente mejor o superior a la teoría de control clásica. Aquí, "óptimo" significa que el control se obtiene al encontrar un extremo relativo (generalmente un mínimo) de una función.

Dependiendo de cómo se elija la función objetivo, la minimización puede requerir resolver un sistema de ecuaciones lineal o no lineal. Afortunadamente, muchas herramientas numéricas / analíticas de optimización y / o cálculo de variaciones pueden manejar tales problemas.

Por supuesto, minimizar una función no lineal puede ser un esfuerzo bastante costoso desde un punto de vista computacional. Si es posible analizar por algún otro medio (es decir, la teoría de control clásica), entonces puede valer más la pena hacerlo.

• El plan de estudios difiere entre universidades
• El plan de estudios de ingeniería difiere entre países.
• Los planes de estudio se actualizan periódicamente para cumplir con los nuevos requisitos de acreditación.
• A veces hay una diferencia clara entre los programas de posgrado y pregrado de la misma escuela.
• Algunos profesores son progresivos y actualizan los cursos con mayor frecuencia para mantenerse al día con los avances.

No hace mucho tiempo, yo también seguí un curso de Sistemas Lineales en un programa de posgrado. Según su descripción, parece que yo también podría haber tenido una experiencia similar. En este caso, estoy seguro de que el profesor no había actualizado el curso durante al menos 10 años.

Recomendación: sugiero aprender los métodos modernos para resolver problemas de sistemas de control. También sugiero que se convierta en miembro de la respectiva sociedad profesional; en su caso podría ser ASE.

Finalmente, algunos resuelven problemas de ingeniería utilizando métodos de fuerza bruta. Los ingenieros profesionales calificados y calificados utilizan las habilidades adquiridas a través de los estudios universitarios, así como el conocimiento obtenido de ser parte de organizaciones profesionales para resolver problemas de ingeniería de manera eficiente. Parte del importante valor que un ingeniero con estudios universitarios y de posgrado aporta a una organización es la capacidad de reconocer y resolver problemas rápidamente de manera eficiente.