Método moderno para o ensino de controles

fundo

Quando eu participei da minha primeira aula de controles (2006-ish, ministrada por um professor aeroespacial para uma mistura de alunos de ME e EE), tudo foi basicamente feito em transformações de Laplace, funções de transferência etc.

Mais recentemente (2012), fiz uma aula de controle de nível de graduação em uma escola diferente e era quase todo o espaço do estado. Realmente, havia um monte de provas abstratas de álgebra linear que estavam relacionadas à observabilidade e controlabilidade. Atribuí a diferença ao fato de que era para alunos de pós-graduação que estariam trabalhando em uma classe mais teórica de problemas (quase nenhuma menção foi feita para relacionar isso a qualquer sistema real).

Agora, conversando com estudantes de graduação da mesma escola, soube que o espaço de estados é o modo como a teoria do controle é atualmente ensinada. Os métodos de Laplace são brevemente abordados, mas rapidamente descartados como desatualizados.

Eu trabalho em combustão e não tenho idéia do que está acontecendo.

Questões

• Essa é uma indicação precisa da maneira como os controles estão sendo ensinados atualmente?
• De qualquer forma, isso corresponde ao estado / futuro previsível dos controles?

Também estou interessado em conhecer os méritos de um método sobre o outro.

Isenção de responsabilidade: estudei a teoria do controle do ponto de vista matemático, e não do engenheiro.

A Teoria Clássica do Controle é baseada em sistemas lineares e também é limitada a eles. A linearização é útil em muitos casos, mas não totalmente aplicável em outros. As ferramentas de análise (transformação de lugar, posicionamento de pólos, local da raiz, routh hurwitz, etc ...) são mais fáceis de conduzir em sistemas lineares.

A teoria do controle ideal é a abordagem mais moderna, pois pode lidar com sistemas não lineares diretamente sem usar o domínio da frequência. A idéia é que o controle possa ser alcançado minimizando uma função de custo escolhida adequadamente ao longo do tempo. Geralmente, essa função de custo é uma função das variáveis ​​do espaço de estados e geralmente está sujeita a restrições definidas pela dinâmica, condições de contorno e / ou caminhos viáveis. A palavra "ideal" não significa que seja necessariamente melhor ou superior à teoria clássica de controle. Aqui, "ideal" significa que o controle é obtido pela localização de extremos relativos (geralmente o mínimo) de uma função.

Dependendo de como a função objetivo é escolhida, a minimização pode exigir a solução de um sistema de equações linear ou não linear. Felizmente, muitas ferramentas numéricas / analíticas da otimização e / ou cálculo de variações podem lidar com esses problemas.

Obviamente, minimizar uma função não linear pode ser um empreendimento bastante caro do ponto de vista computacional. Se for possível analisar por outros meios (isto é, teoria clássica de controle), pode ser mais útil fazê-lo.

• Currículo difere entre universidades
• O currículo de engenharia difere entre os países
• Os currículos são atualizados regularmente para atender aos novos requisitos de credenciamento
• Às vezes, há uma diferença distinta entre os programas de graduação e pós-graduação da mesma escola
• Alguns professores são progressivos e atualizam os cursos com mais frequência para acompanhar os avanços

Não faz muito tempo, eu também segui um curso de Sistemas Lineares em um programa de pós-graduação. Com base na sua descrição, parece que eu também poderia ter tido uma experiência semelhante. Nesse caso, tenho certeza de que o Prof. não atualiza o curso há pelo menos 10 anos.

Recomendação: Sugiro aprender os métodos modernos para resolver problemas de sistemas de controle. Eu também sugiro que você se torne um membro da respectiva sociedade profissional; no seu caso, pode ser ASE.

Finalmente, alguns resolvem problemas de engenharia usando métodos de força bruta. Engenheiros profissionais qualificados e qualificados usam as habilidades adquiridas através de estudos universitários, bem como o conhecimento adquirido por fazer parte de organizações profissionais para resolver com eficiência problemas de engenharia. Parte do valor importante que um engenheiro com graduação e pós-graduação traz para uma organização é a capacidade de reconhecer e resolver rapidamente problemas com eficiência.