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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之主流趨勢及產業界升級之重要關鍵。在機電整合技術之中,自動控制之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之基本數學模式,來描述系統之特性;當系統的數學模式建立之後,接著就是規格(specification)之選取,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,以滿足所需規格之要求,設計的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之行為,來檢驗所設計之控制器可否使系統完成所需之規格要求。

自動控制之重點有: 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之七成至八成左右,接著準備好現代控制學有關其穩定度之證明及補償氣之設計流程,上述所講之兩大部份,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。

自動控制準備要領: 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,了解系統最常使用之五大標準測試訊號,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,來驗證系統之穩定程度;最後學習在時域及頻域部份設計系統之控制器,使得系統達到被要求之規格需求,請同學在這方面要多加熟練!

在熟練上述自動控制之準備要領之後,將針對電機所控制組及機械所控制組的準備項目再詳加討論,分別如下所示

Ø         電機所控制組準備要領

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之証明,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之分數為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,首先要多留意穩定度之證明;接著會建議同學針對根軌跡的部份多加練習,在電機所的題目中,通常根軌跡之題目所佔分數將近25分左右,希望同學在根軌跡的部份要多加注意其繪圖過程及題目所需之系統穩定範圍;而在頻率響應的部份,希望同學能多留意如何利用題目所提供之波德圖或奈氏圖來判斷出系統之轉移函數、增益邊限(GM)及相位邊限(PM);最後建議要投考電機所控制組的同學針對機械系統之數學模式推導要多加練習,例如: 倒單擺系統,近年來倒單擺系統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之穩定度,就佔了35分之多。

 

Ø         機械所控制組準備要領

在機械所控制組的考題趨勢中,會先建議同學準備有關時間響應的部份,多活用在時間響應中所用到之五大規格(暫態四個規格,穩態ㄧ個規格),並結合根軌跡部份,來判斷系統響應性能之優劣,找出系統可以穩定及響應達到規格要求之範圍;接著希望同學要熟練如何正確完整地畫出系統之波德圖及奈氏圖,利用波德圖及奈氏圖可分別判斷出系統之穩定程度;此外,在現代控制學中的控制器設計步驟需要多加練習,如何挑選狀態回授控制器之極點和觀察器之極點會是同學需多加注意的項目之一;最後建議要投考機械所控制組的同學針對電子電路系統之數學模式推導要多加練習,例如: OP放大器之電路系統,近年來OP放大器之電路系統反而較常出現在機械所控制組之中,所以希望同學在此電路系統中能詳加推導其數學模式

 

   

 

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