經(jīng)常有人會問,我們自動化的出國應(yīng)該申請什么系?或者我們到底在美國屬于什么專業(yè)?由于中國專業(yè)設(shè)置的特殊性,控制或者說自動化專業(yè)在美國并沒有正好對應(yīng)的院系。
一般說來,和控制理論研究、機(jī)器人相關(guān)的在EE,和過程控制、過程優(yōu)化等相關(guān)的在ChE,和運(yùn)籌學(xué)、后勤學(xué)相關(guān)的在IE,和機(jī)械控制相關(guān)的在ME,和航天航空器控制相關(guān)的在AE。當(dāng)然,各個學(xué)科是交叉的,劃分不會像上述所說的這么精確,比如robotic在EE/ME都有人在做,控制理論則EE/MATH做的多。而且有些學(xué)校有些特殊的學(xué)院,比如System Engineering,也是control guys的好去處。
因此,在選校過程中,花比CS或者ChE的人更多的精力,每個學(xué)???、4個系,是正常的也是需要的。不要把目光僅僅局限在EE。
在國內(nèi)CS/EE是熱門,控制系開課的時候大家對面向化工過程控制的課非常有意見。在IT全球降溫以后,至少在美國,ChE和ME的工作形勢優(yōu)勢明顯。
先說機(jī)械自動:
Biomechatronic:直譯就是生物醫(yī)學(xué)機(jī)械電子,也就是一個大雜燴。比較exciting的方向倒也基本和電結(jié)合的很多,比如說為殘疾人設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)(輔助康復(fù),輔助練習(xí))。如果你學(xué)的機(jī)械design比較多,在這個方向里,你可以設(shè)計(jì)假肢等。
Robot:這個范圍就廣了,主要還是機(jī)械設(shè)計(jì)方面的,上肢范圍的(Haptic,適用于工業(yè)生產(chǎn)線,無人化工廠),下肢范圍的(行走機(jī)器人,適用于救援,星球探測)
電力能源自動化:
很多人覺得電力電子比較枯燥,特別不喜歡。其實(shí)能源這種問題是不能和你作一個機(jī)器人什么的擺在一個臺面上的,它絕對是國家級和戰(zhàn)略級的。長三角的限電,還有三峽工程。電能直接決定中國這個大國的工業(yè)發(fā)展和城市發(fā)展。將來能源會不會不只握在國家手里,這個是不知道的,但是不管是握在誰手里,對于我們這么大的一個國家,這里面的賺頭都不會少的。
光電,檢測自動化:
這個方向,從低到高都是非常的pratical,所以也有錢賺的。
誰都知道傳感器就是相當(dāng)于人的手腳耳眼(沒有鼻子,哪天有人能作出嗅覺傳感器,有那么一天,說不定能作出閉環(huán)feedback control的“做飯機(jī)”出來。比較低端的,就是常用的工業(yè)傳感器,安設(shè),電路設(shè)計(jì)等等。高端的,精密的那種,核電站的,多了去了。還有就是視覺方面的傳感器,相當(dāng)于image processing和pattern recognition的前期工作,很熱的。這個主要是復(fù)雜的對象,比如我們這里有的一些項(xiàng)目,例如,衛(wèi)星太陽能板幾千塊小鏡面需要以最快速度找到陽光最強(qiáng)的方向,這幾千個小塊都能各自以一定自由度旋轉(zhuǎn)。
還有就是有些控制系統(tǒng)是用比較特殊傳感器的,比如視覺的,要從看到景物的移動中,計(jì)算速度和深度(2D-3D),自由度怎么建。這個就是正牌的control了,主要是作算法,就是相當(dāng)于人的腦子。作為算法,具體問題具體分析,控制對象不同也不同。
這些算法可以用到平常如工業(yè)機(jī)床,化工高爐,也可以用到機(jī)器人,生產(chǎn)機(jī)械手,還可以用到航空航天,導(dǎo)彈衛(wèi)星。我的認(rèn)識就是給機(jī)械灌入了靈魂和智慧。個人感覺分為3塊:其實(shí)控制發(fā)展到現(xiàn)在,有模型的系統(tǒng),那些控制算法已經(jīng)很多了,屬于經(jīng)典控制的范疇。
現(xiàn)在還能有進(jìn)展的可能就是optimization和model-predictive還有hybrid了。個人感覺數(shù)學(xué)的東西特別多。如果投身如此,屬于經(jīng)典領(lǐng)域,重要的是你作project的能力了。
不過個人看到這里面的一些新動向,就是和經(jīng)濟(jì)學(xué)有關(guān)。作練習(xí)的時候經(jīng)常用一些經(jīng)濟(jì)學(xué)的例子,做到最后發(fā)現(xiàn)居然是control的問題。
其實(shí)抽象的看,在有模型的控制方法來看,模型就是一個式子,至于這個式子在實(shí)際系統(tǒng)中的意義,不是那么重要了。
個人感覺在model-base control里面,多是針對linear model,對于nonlinear model,方法不是特別多,還有一定的挖掘潛力。
說道了nonlinear model就不能不提knowledge base control,說得具體點(diǎn)就是所謂的專家系統(tǒng),模糊控制,神經(jīng)元什么的,這是一條新路。
這些一部分是算法:不管你模型是什么,把專業(yè)技術(shù)工人的知識拿過來作為機(jī)械自己的知識,完成相應(yīng)的控制目標(biāo)。
一部分是建模:曾經(jīng)做過的assignment是用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的,每個神經(jīng)元都是線性的,但是卻比任何一個線性模型都要準(zhǔn)確擬合非線性的行為。更關(guān)鍵的,這種控制器可以實(shí)現(xiàn)adaptive和learning的功能,就是他能從控制的失敗中自己學(xué)習(xí)怎么更好的控制。
我現(xiàn)在還不知道這個是怎么干得,但是將來和AI結(jié)合,是很有可能的。投身如此的人,必要耐得住寂寞,主要研究魯棒,LMI(linear matrix inequality),既枯燥有很難,理論性很強(qiáng),現(xiàn)在又時興起probalistic的魯棒了。
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