কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং: এটি কী? (এবং ইতিহাস)

ফিল্ড: মৌলিক তড়িৎ

China

কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং কি

কন্ট্রোল সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং হল এমন একটি প্রকৌশলের শাখা যা কন্ট্রোল তত্ত্বের মূলনীতি অনুসারে এমন একটি সিস্টেম ডিজাইন করে যা নিয়ন্ত্রিতভাবে প্রয়োজনীয় আচরণ দেয়। ফলে, যদিও বিশ্ববিদ্যালয়ে কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং সাধারণত ইলেকট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং-এর অধীনে পড়ে, এটি একটি বহুমাত্রিক বিষয়।

কন্ট্রোল সিস্টেম ইঞ্জিনিয়াররা বিশ্লেষণ, ডিজাইন এবং জটিল সিস্টেমগুলি অপটিমাইজ করে যাতে মেকানিকাল, ইলেকট্রিক্যাল, রাসায়নিক, ধাতুবিদ্যা, ইলেকট্রনিক বা প্নিউমেটিক উপাদানগুলির উচ্চ স্তরের সমন্বয় থাকে। ফলে কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং বিভিন্ন প্রকারের গতিশীল সিস্টেমের সঙ্গে মানুষ এবং প্রযুক্তির মিলন করে। এই সিস্টেমগুলিকে সাধারণত কন্ট্রোল সিস্টেম বলা হয়।

কন্ট্রোল সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং সিস্টেমের বিশ্লেষণ এবং ডিজাইন করে যাতে সিস্টেমের প্রতিক্রিয়ার গতি, সুনিশ্চিততা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত হয়।

কন্ট্রোল সিস্টেমের দুটি পদ্ধতি হল প্রাচীন পদ্ধতি এবং আধুনিক পদ্ধতি। প্রথম ধাপে সিস্টেমের গাণিতিক মডেল তৈরি করা হয়, তারপরে বিশ্লেষণ, ডিজাইন এবং পরীক্ষা করা হয়। স্থিতিশীলতার জন্য প্রয়োজনীয় শর্তগুলি পরীক্ষা করা হয় এবং শেষ পর্যন্ত অপটিমাইজেশন করা হয়।

প্রাচীন পদ্ধতিতে, গাণিতিক মডেলিং সাধারণত সময় ডোমেন, ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেন বা জটিল ডোমেনে করা হয়। সিস্টেমের স্টেপ প্রতিক্রিয়া সময় ডোমেনের অন্তর্ভুক্ত ডিফারেনশিয়াল বিশ্লেষণ দ্বারা গাণিতিকভাবে মডেল করা হয় যাতে তার সেটলিং সময়, % ওভারশুট ইত্যাদি খুঁজে পাওয়া যায়। লাপ্লাস ট্রান্সফর্ম সবচেয়ে সাধারণভাবে ফ্রিকোয়েন্সি ডোমেনে ব্যবহৃত হয় যাতে সিস্টেমের ওপেন লুপ গেইন, ফেজ মার্জিন, ব্যান্ডউইডথ ইত্যাদি খুঁজে পাওয়া যায়। ট্রান্সফার ফাংশন, নাইকুইস্ট স্থিতিশীলতা মানদণ্ড, ডাটা স্যাম্পলিং, নাইকুইস্ট প্লট, পোল এবং জিরো, বোড প্লট, সিস্টেম ডেলে সব প্রাচীন কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং স্ট্রিমের অধীনে আসে।

আধুনিক কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং বহু ইনপুট বহু আউটপুট (MIMO) সিস্টেম, স্টেট স্পেস পদ্ধতি, ইইজেনভ্যালু এবং ভেক্টর ইত্যাদি সঙ্গে প্রস্তাবিত হয়। জটিল সাধারণ ডিফারেনশিয়াল সমীকরণগুলি পরিবর্তন করার পরিবর্তে, আধুনিক পদ্ধতি উচ্চ ক্রমের সমীকরণগুলিকে প্রথম ক্রমের ডিফারেনশিয়াল সমীকরণে রূপান্তরিত করে এবং ভেক্টর পদ্ধতিতে সমাধান করে।

অটোমেটিক কন্ট্রোল সিস্টেমগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় কারণ এগুলি হাতে নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন হয় না। নিয়ন্ত্রিত চলকটি পরিমাপ করা হয় এবং একটি নির্দিষ্ট মানের সাথে তুলনা করা হয় যাতে প্রয়োজনীয় ফলাফল পাওয়া যায়। নিয়ন্ত্রণের জন্য অটোমেটেড সিস্টেম ব্যবহারের ফলে, শক্তি বা বিদ্যুৎ এবং প্রক্রিয়ার খরচ কমে যায় এবং তার গুণমান এবং উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি পায়।

কন্ট্রোল সিস্টেমের ইতিহাস

অটোমেটিক কন্ট্রোল সিস্টেমের ব্যবহার প্রাচীন সভ্যতায়ও ছিল। তৃতীয় শতাব্দী খ্রিস্টপূর্বাব্দ থেকে গ্রিক এবং আরব সময়ে বিভিন্ন প্রকারের জল ঘড়ি নকশা করা হয়েছিল যাতে সময় সঠিকভাবে পরিমাপ করা যায়। কিন্তু প্রথম অটোমেটিক সিস্টেম হিসাবে ১৭৮৮ সালে ওয়াট্স ফ্লাইবল গভর্নর বিবেচিত হয়, যা শিল্প বিপ্লব শুরু করে। ১৮৬৮ সালে ম্যাক্সওয়েল গভর্নরের গাণিতিক মডেলিং বিশ্লেষণ করেন। ১৯তম শতাব্দীতে, লিওনার্ড অয়লার, পিয়ের সিমন লাপ্লাস এবং জোসেফ ফুরিয়ে গাণিতিক মডেলিং এর জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি বিকাশ করেন। দ্বিতীয় সিস্টেম হিসাবে ১৮৮৫ সালে আল বুটজের ড্যাম্পার ফ্ল্যাপার - একটি থার্মোস্ট্যাট বিবেচিত হয়। তিনি এখন হোনিওয়েল নামে পরিচিত কোম্পানি শুরু করেন।

২০তম শতাব্দীর শুরুটা কন্ট্রোল ইঞ্জিনিয়ারিং-এর সোনালী যুগ হিসাবে পরিচিত। এই সময়ে বেল ল্যাবরেটরিতে হেনড্রিক ওয়েড বোড এবং হ্যারি নাইকুইস্ট দ্বারা প্রাচীন কন্ট্রোল পদ্ধতি বিকাশ করা হয়। মিনোরস্কি, রাশিয়ান-আমেরিকান গণিতবিদ, জাহাজ স্টিয়ারিং জন্য অটোমেটিক নিয়ন্ত্রক বিকাশ করেন। ১৯২০-এর দশকে তিনি ইন্টিগ্রাল এবং ডেরিভেটিভ নিয়ন্ত্রণের ধারণা প্রবর্তন করেন। এর মধ্যে, নাইকুইস্ট এবং ইভান্স দ্বারা স্থিতিশীলতার ধারণা প্রস্তাবিত হয়। ওলিভার হেভিসাইড কন্ট্রোল সিস্টেমে ট্রান্সফর্ম প্রয়োগ করেন। ১৯৫০-এর পরে রুডলফ কালম্যান দ্বারা আধুনিক কন্ট্রোল পদ্ধতি বিকাশ করা হয় যাতে প্রাচীন পদ্ধতির সীমাবদ্ধতা দূর করা যায়। ১৯৭৫ সালে পিএলসি প্রবর্তিত হয়।