控制工程复试（含写给导师邮件）

综合

• 控制是一门理论，研究系统的快准稳。

• 自动控制就是不在人的直接参与下，使被控对象的被控量按照预定的规律变化。那这范围就广了，手表，计算器，手机等几乎所有与程序有关的电子设备都不可能离开自动控制，当然还有一些机械式装置。小到生活各个方面，如洗衣机、微波炉、空调（自动调温）、银行取款机、路口交通灯、买东西用的电子秤，甚至是延时的马桶等等，大到工业冶金、加工制造（数控车床和机器手臂等等组成的生产流水线）、电力生产（启停、运行中各种参数的调节和危急情况下的保护），船舶自动消摆，还有航空航天领域飞机自动驾驶、飞船对接、制导技术、防空系统……

• 控制工程普遍使用频域法（采用系统外部输入输出关系的频率域描述传递函数作为分析和设计的基础）和状态空间法（建立在状态变量描述基础上的对控制系统分析和综合的方法）。其理论和处理方法涉及许多方面，从线性控制到非线性控制，从单变量控制到多变量控制，从连续控制到采样控制，从定常控制到随机控制，从一般的反馈控制到自适应控制等

单片机

• 单片机（Single-Chip Microcomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能

• 运算器由运算部件——算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成

• 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成

• 单片机工作的三个条件分别是电源、时钟晶振、复位。

应用

• 节能控制

  • 由于智能电子设备可能会被经常携带外出，因此对这些设备的能耗要求是非常高的，所以经常会设计一些节能控制模块，从而提高智能电子设备的待机时长。单片机技术在节能控制中的应用主要分为以下几个方面：第一，智能电子设备在外出状态下，大部分是处于轻负载的模式，这时候就需要通过节能控制，确保其基础功能的前提下，进一步降低电量的消耗。单片机通过对智能电子设备中数据的收集，可以大致推断当前设备处于较低的负载，这时可以降低电压及电流的输出，达到节能的目的；第二，单片机可以控制能耗的节奏，例如：在小米手环中，收集人体的心率、睡眠和运动步数等数字，这些数字收集后会在本地进行存储，然后以分钟级的频率进行上报；信息未上报时，设备处于低能耗的状态，信息上报时，会出现一些网络传输方面的消耗，单片机可以控制能耗的节奏，将手环的大部分时间控制在低能耗的状态下，可以使得待机时间长达七十二小时以上。

• 智能语音设备

  • 为了更好地提高智能电子设备的智能性，可以允许人类通过简单的语言进行控制，实现语音人机交互的目的。目前，语音处理芯片已经开发完成，并开始运用到智能电子设备中。单片机在智能语音设备中的应用，主要分为以下两个部分：第一，软件设置方面，由于单片机可以通过编程的方式，处理一些业务逻辑，因此就能够对智能语音处理过程进行操作。例如：在导航智能电子设备中，可以将其中的一些道路名称、距离等进行提取，然后进行播报；同时，还可以选择不同的名人口吻进行播报，真正实现智能化的定制操作，更好地满足用户的需求；第二，硬件设计方面，由于智能语音设备对资源的消耗比较大，因此为了更好地延长产品的待机时间，会使用单片机技术动态控制产品的功率，进一步降低对电量的消耗。同时，还可以通过单片机技术，提高硬件的响应时间，进一步提高用户的体验。

• 报警控制

  • 对于部分电子设备来讲，会拥有自动报警的设置，报警控制也是单片机技术经常使用的领域，主要体现在以下几个方面：第一，对于一些自动报警装置来讲，例如：家里经常使用的火灾报警器，就是在外界环境达到一定条件下开启智能报警的设备，如果室内的烟雾浓度到达某种水平，或者是收集外界的数据达到某种状态时，就会自动触发报警设置，从而实现智能报警的功能；第二，对于一些智能电子设备来讲，如果外在环境超过设备的工作环境范围时，或者是设备存在一些异常情况时，就会触发自身的报警机制，让用户能够及时了解设备的运作详情，并且根据报警信息提供解决方案。例如：在一些工厂中，经常会安装一些设备，对工厂的生产环境进行监控，当出现某些异常数据时，就会发生报警，为确保设备的正常运作，设备维护人员需要及时进行处理，避免产生较大的故障。 [4]

• 应用特点

  • 单片机拥有以下几种应用特点：（1）拥有良好的集成度； （2）单片机自身体积较小；（3）单片机拥有强大的控制功能，同时运行电压比较低；（4）单片机拥有简易携带等优势， 同时性价比较高。单片机主要应用于下面几种领域当中，分别是：自动化办公、机电一体化、尖端武器和国防军事领域、 航空航天领域、汽车电子设备、医用设备领域、商业营销设备、计算机通讯、家电领域、日常生活和实时控制领域等。 [5]

电路

direct current 直流
Alternating Current(交流)

电机拖动

• 步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩
• “伺服”是“跟随”控制信号的意思，伺服电机能够做到精准控制，可以控制让转多少就转多少，并且它还有反馈装置，能够实现闭环，也就是编码器能够反馈是否转到了数量，所以伺服电机的精准度更好。而普通电机没有这个功能，普通电机基本上是有电就转，没电时就停止。
• 伺服系统（servo mechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
• 交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。

现代控制理论

• 状态空间state space表示法提供一种方便简捷的方法来针对多输入、多输出的系统进行分析并建立模型
• 能控性，对于任意一个初始状态，我们能找到一条输入轨迹，使系统状态在有限时间能到达任意一个状态量。
• 能控性是输入影响状态，那么能观性就是输出反映状态
• 状态观测器是补偿延时的主要方法，根据系统状态方程，构建状态观测器，预测下一拍的变量值，采样时刻一道，已生成的控制量立即输出，避免计算延时。

智能控制

• 遗传算法（Genetic Algorithm，简称GA）起源于对生物系统所进行的计算机模拟研究，是一种随机全局搜索优化方法，它模拟了自然选择和遗传中发生的复制、交叉(crossover)和变异(mutation)等现象，从任一初始种群（Population）出发，通过随机选择、交叉和变异操作，产生一群更适合环境的个体，使群体进化到搜索空间中越来越好的区域，这样一代一代不断繁衍进化，最后收敛到一群最适应环境的个体（Individual），从而求得问题的优质解。
• 神经网络是利用大量的神经元按一定的拓扑结构和学习调整方法.
  • cnn、gan、rnn

华南小马哥邮件

×老师您好，我是叉叉。经过昨晚的面对面交流，我对贵实验室的了解加深了许多，我深刻体会到您对学生认真负责的态度以及我自身尚且存在诸多不足您提到对学生的基本要求是九月份前完成相关任务的学习并掌握一系列基本技能，如果有机会的话，我十分期望通过从现在开始至研一开学前这段时间的努力学习，提升自己的硬件水平及相关技能，完成您所要求的任务，成为一名让您感到满意的实验室工作者。您对我的谆谆教诲让我受益匪浅，也让我对贵实验室充满了热忱与期待，我相信我能够克服当前自身不足，在您的指点下创造自己的价值。
学生：
叉叉

尊敬的×老师：
您好！
感谢您能在百忙之中阅读这篇邮件。我叫马叉叉
是华南叉叉大学叉学院叉专业叉级学生。本学期我很幸运地通过了研究生入学考试初试和复试的考验，最终排名第叉名。出于对您学术成就的仰慕以及对您叉和叉等相关研究方向的强烈兴趣，我冒昧地向您毛遂自荐，很
希望能够成为您的学生。本科期间有幸上过您的叉和叉课程，在此期间我深刻了解到您的教学风格和善.待人友好，并且十分认真负责。我从您教授的课程中学到了很多知识，加之经过本科期间相关课程的学习.，使我燃起了对叉领域的研究兴趣。如果有幸能成为您的学生，我将努力学习研究生期间的相关课程并积极参与您的团队研究项目，我相信自己能够创造出令人满意的价值。
冒昧致信，恳请海涵！附件为我的个人简历。
此致
敬礼！
学生：
叉叉

英语面试题