Ingeniaria Controli: Quid est? (Et Historia eius)

Quid est Ingenieria Controlis

Ingenieria controlis est disciplina quae principiis theoriae controlis utitur ad systema designandum quod desideratum comportamentum in modo controlato praebet. Itaque, licet ingenieria controlis saepe in universitatibus inter disciplinas electricas doceatur, tamen interdisciplinaria materia est.

Ingenieri controlis analysant, designant et optimizant systemata complexa quae constare elementorum mechanicorum, electricorum, chemicorum, metallurgicorum, electronicorum vel pneumaticorum. Itaque ingenieria controlis se occupat varietate latissima systematum dynamicorum quae interfacing humanum et technologicum includunt. Haec systemata generaliter systemata controlis nominantur.

Ingenieria controlis in analysis et design systematum ad celeritatem responsus, accuratam et stabilitatem systematis meliorem concentrandam.

Duas methodos controlis includit ingenieria controlis: methodos classicas et modernas. Primum modello mathematico systematis constituitur, deinde sequitur analysis, design et experimentatio. Condicionibus necessariis pro stabilitate inspiciuntur et denique optimizationes sequuntur.

In methodo classica, modeling mathematicum solito fit in dominio temporali, frequentiali vel complexo. Responsus step systematis mathematice modelatur in analysis differentiali temporali ut tempus stabilisationis, % overshoot, etc. inveniantur. Transformationes Laplace sunt usitate in dominio frequentiali ad gain open loop, phase margin, bandwidth, etc. systematis inveniendos. Conceptus functionis transferentiae, criterium stabilitatis Nyquist, sampling datarum, plot Nyquist, poli et zeros, plots Bode, delays systematis omnia sub umbra fluminis ingenieriae controlis classicae veniunt.

Ingenieria controlis moderna se occupat systematibus Multiple Input Multiple Output (MIMO), approach state space, Eigenvalues, et vectoribus, etc. Invece transformandi aequationes differentiales ordinarias complexas, approach moderna convertit aequationes altioris ordinis ad aequationes differentiales primi ordinis et solvit per methodum vectoralem.

Systemata controlis automatica maxime utuntur quia non involvunt controlis manuales. Variabilis controlatus metitur et comparatur cum valore specifico ad resultatum desideratum obtinendum. Quia systemata automatizata ad fines controlis utuntur, costus energiae vel potentiae, sicut etiam costus processus, reducentur, qualitas et productivitas eiusdem augmentabuntur.

Historia Systematum Controlis

Application systematis controlis automatici creditur ab antiquis civitatibus uti. Diversi horologii aquarii ad tempus accurate mensurandum a tertio saeculo a.C., a Graecis et Arabibus designati et implementati. Sed primum systema automaticum consideratur Watts Fly ball Governor in 1788, qui revolutionem industrialem initiavit. Analysis mathematica Gubernatoris a Maxwell in 1868 facta. In saeculo 19th, Leonhard Euler, Pierre Simon Laplace, et Joseph Fourier diversas methodos ad modeling mathematicum developerunt. Secundum systema consideratur Damper Flapper Al Butz – thermostat in 1885. Ille societatem fundavit, nunc Honeywell nominatur.

Initium saeculi 20th cognoscitur ut aetas aurea ingenieriae controlis. Tempore illo methodi controlis classici a Hendrik Wade Bode et Harry Nyquist in Bell Laboratory developerunt. Automatici controllers pro gubernandis navibus a Minorsky, Mathematico Russo-Americano, developerunt. Ipse conceptum Integralis et Derivativi in 1920s introduxit. Interim, conceptus stabilitatis a Nyquist et Evans proposuit. Transformationes in systematibus controlis a Oliver Heaviside applicavit. Methodi controlis moderni post 1950s a Rudolf Kalman developerunt ut limitationes methodorum classicorum superarent. PLC's introducti sunt in 1975.

Species Ingenieriae Controlis

Ingenieria controlis sua categorization habet secundum diversas methodologias usatas. Principales species ingenieriae controlis includunt:

• Ingenieria Controlis Classica

• Ingenieria Controlis Moderna

• Ingenieria Controlis Robusta

• Ingenieria Controlis Optima

• Ingenieria Controlis Adaptiva

• Ingenieria Controlis Nonlinearis

• Theoria Ludorum

Ingenieria Controlis Classica

Systemata solito repraesentantur per aequationes differentiales ordinarias. In ingenieria controlis classica, haec aequationes transformantur et analyzantur in dominio transformato. Transformatio Laplace, transformatio Fourier et z transform exempla sunt. Hoc methodus communiter in systematibus Single Input Single Output (SISO) usatur.

Ingenieria Controlis Moderna

In moderna ingenieria controlis, aequationes differentiales altioris ordinis convertuntur ad aequationes differentiales primi ordinis. Haec aequationes simili modo vectorali solvuntur. Sic faciendo, multae complicationes in solutione aequationum differentialis altioris ordinis solvuntur.

Hae applicantur in systematibus Multiple Input Multiple Output ubi analysis in dominio frequentiali non possibilis est. Nonlinearitates cum variabilibus multis per methodologiam modernam solvuntur. Vectors state space, Eigenvalues, et Eigenvectors huic categoriae pertinent. Variabiles status input, output et systematis describunt.

Ingenieria Controlis Robusta

In methodologia robusta, mutationes in performance systematis cum mutatione parametrorum metiuntur ad optimizationem. Hoc adiuvat in dilatando stabilitatem et performance, etiam in inveniendo solutiones alternativas. Itaque in controlis robusta, environment, imprecisiones internae, noises, et disturbance considerantur ut fault in systemate reducantur.

Ingenieria Controlis Optima

In ingenieria controlis optima, problema formatur ut modello mathematico processus, restrictionibus physicis et performance, ad minimizationem functionis costis. Itaque ingenieria controlis optima est solutio maxime feasible ad designandum systema cum minimo costu.

Ingenieria Controlis Adaptiva