İdərəkund mühəndisliyi: Nədir? (Və tarixi)

Nədir Kontrol Mühəndisliyi

Kontrol sistemi mühəndisliyi kontrollü şəkildə istənilən davranış vermək üçün sistem dizayn etmək üçün kontrol nəzəriyyəsinin prinsiplərini öyrənən mühəndislik sahəsidir. Bu səbəbdən, hələ ki, kontrol mühəndisliyi universitetdə elektrik mühəndisliyinin daxilində müəllimləşdirilir, bu, bir çox tələbələrin iştirakı ilə interdisiplinar mövzudur.

Kontrol sistem mühəndisləri mekaniki, elektrik, kimya, metallurgiya, elektronika və ya pnevmatik elementlərin yüksək dərəcədə inteqrasiyası olan mürəkkəb sistemləri təhlil edir, dizayn edir və optimallaşdırır. Buna görə, kontrol mühəndisliyi insan və texnologiya arasında münasibətlərə malik bir çox dinamik sistemlərlə məşğul olur. Bu sistemlər ümumiyyətlə kontrol sistemləri kimi tanınır.

Kontrol sistem mühəndisliyi, sistemə cavab verən sürətin, dəqiqliyin və stabilizasiyanın yaxşılaşmasını təmin etmək üçün sistemlərin təhlili və dizaynına diqqət yetirir.

Kontrol sistemlərin iki metodu var: klassik metodlar və modern metodlar. Sistem üçün riyazi model ilk addımda qurulur, sonra təhlil, dizayn və testlər aparılır. Stabillik üçün zəruri şərtlər yoxlanılır və son olaraq optimallaşdırma edilir.

Klassik metodda, riyazi modelin qurulması adətən zaman domeni, frekvens domeni və ya kompleks domenində aparılır. Sistemin addımı cavabı, zamanda diferensial təhlillə, onun sabitləşmə vaxtı, % aşırma və s. tapılması üçün matematik olaraq model edilir. Laplas çevrilmələri sistemin açıq çevrə kənarı, fazası marcası, bant genişliyi və s. tapılması üçün en çox istifadə olunan frekvens domenində istifadə olunur. Transfer funksiyası, Nyquist stabillik kriteriyaları, məlumatların örtükçülənməsi, Nyquist diaqramı, pol və sıfırlar, Bode diaqramları, sistem gecikmələri, hamısı klassik kontrol mühəndisliyi sahəsinə aid olur.

Modern kontrol mühəndisliyi Çoxlu Giriş-Çıxış (MIMO) sistemləri, Dörd ölçülü uzay yanaşı, Özdeyərlilik və vektorlar və s. ilə məşğul olur. Kompleks adi diferensial tənliklərin transformasiyası yerinə, modern yanaşma daha yüksək dərəcəli tənlikləri birinci dərəcəli diferensial tənliklərə çevirir və vektor üsulu ilə həll edir.

Avtomatik kontrol sistemləri ən çox istifadə olunur, çünki bu sistemlər manuel kontroldən istifadə etmir. Kontrollü dəyişən ölçülür və belə bir qiymət ilə müqayisə edilir ki, istənilən nəticə alınıb. Avtomatlaşdırılmış sistemlərin istifadəsi, enerji və ya güc, prosesin qiyməti azalacaq, keyfiyyəti və effektivliyi artırılacaqdır.

Kontrol Sistemlərinin Tarixi

Avtomatik kontrol sistemlərinin tətbiqi, antik civilizasiyalardan başlayaraq istifadə olunurdu. Üçüncü əsr BC-dən Yevnanlılar və Arablar tərəfindən dəqiq vaxt ölçmək üçün bir neçə su saatının dizayn edilməsi və tətbiqi edilmişdir. Amma ilk avtomatik sistem Watts Fly ball Governor 1788-ci ildə inkişaf etdirilib, bu, endüstriy revolutionu başlamışdır. Governorun riyazi modeli 1868-ci ildə Maxwell tərəfindən analiz edilmişdir. 19-cı əsrdə, Leonhard Euler, Pierre Simon Laplace və Joseph Fourier fərqli riyazi modelin qurulması metotlarını inkişaf etdirmişlər. İkinci sistem 1885-ci ildə Al Butzun Damper Flapper - termostat kimi nəzərdə tutulur. O, indi Honeywell adlandırılan şirkəti qurdur.

20-ci əsrin başı, kontrol mühəndisliyinin altından keçən qoldur. Bu zaman klassik kontrol metodları Bell Laboratoriyasında Hendrik Wade Bode və Harry Nyquist tərəfindən inkişaf etdirilmişdir. Gəmi idarəetmək üçün avtomatik idarəçilər Rus-Amerika riyaziyyatçı Minorsky tərəfindən inkişaf etdirilmişdir. O, 1920-cı illərdə İntegral və Törəmə Kontrol konsepsiyasını daxil etmişdir. Eyni zamanda, Nyquist və Evans tərəfindən istidəqa konsepsiyası irələləyib. Oliver Heaviside tərəfindən kontrol sistemlərində çevrilmələr tətbiq edilmişdir. Klasik Metodların limitlərini aşmaq üçün Rudolf Kalman tərəfindən 1950-ci illərdən sonra Modern Kontrol Metodları inkişaf etdirilmişdir. PLC-lər 1975-ci ildə daxil edilmişdir.

Kontrol Mühəndisliyinin Növləri

Kontrol mühəndisliyi, istifadə olunan fərqli metodolojilərə görə özünə xas kateqoriyalara bölünür. Kontrol mühəndisliyinin əsas növləri aşağıdakılardır:

• Klassik Kontrol Mühəndisliyi

• Modern Kontrol Mühəndisliyi

• Güclü Kontrol Mühəndisliyi

• Optimal Kontrol Mühəndisliyi

• Adaptiv Kontrol Mühəndisliyi

• Nonlineer Kontrol Mühəndisliyi

• Oyun Teorisi

Klassik Kontrol Mühəndisliyi

Sistemin adətən adi diferensial tənliklərlə təsviri edilir. Klassik kontrol mühəndisliyində, bu tənliklər transformasiya edilir və transformasiya edilmiş domendə təhlil edilir. Laplas çevrilməsi, Fourier çevrilməsi və z çevrilməsi misaldır. Bu metod, Bir Giriş-Bir Çıxış (SISO) sistemlərdə ən çox istifadə olunur.

Modern Kontrol Mühəndisliyi

Modern kontrol mühəndisliyində, daha yüksək dərəcəli diferensial tənliklər birinci dərəcəli diferensial tənliklərə çevrilir. Bu tənliklər vektor üsulu ilə həll edilir. Beləliklə, daha yüksək dərəcəli diferensial tənliklərin həllində ortaya çıxan bir çox mürəkkəbliliklər həll edilir.

Bu, Frekvens domenində təhlil mümkün olmayan Çoxlu Giriş-Çıxış sistemlərində tətbiq olunur. Modern metodologiya, bir neçə dəyişənlə birgə olan nonlineerlikləri həll edir. Dörd ölçülü uzay vektorları, özdeyərlilik və özvektorlar bu kategoriya aid olur. Dörd ölçülü uzay dəyişənləri, giriş, çıxış və sistem dəyişənlərini təsvir edir.

Güclü Kontrol Mühəndisliyi