नियंत्रण अभियान्त्रिकी: यो के हो? (र यसको इतिहास)

नियन्त्रण अभियान्त्रिकी क्या है

नियन्त्रण प्रणाली अभियान्त्रिकी वह अभियांत्रिकी की शाखा है जो नियन्त्रण सिद्धांत के सिद्धांतों का उपयोग करके एक प्रणाली डिजाइन करती है जो नियमित रूप से वांछित व्यवहार देती है। इसलिए, हालांकि नियन्त्रण अभियान्त्रिकी अक्सर विश्वविद्यालय में विद्युत अभियान्त्रिकी के भीतर पढ़ाई जाती है, यह एक अंतःविषयी विषय है।

नियन्त्रण प्रणाली अभियांत्रिकी विश्लेषण, डिजाइन और जटिल प्रणालियों को अनुकूलित करती है जो यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक, धातुर्गिक, इलेक्ट्रॉनिक या प्न्युमेटिक तत्वों के उच्च रूप से एकीकृत समन्वय से बनी होती हैं। इस प्रकार नियन्त्रण अभियांत्रिकी एक विविध परिवर्तनशील प्रणालियों के साथ संबंधित होती है जिनमें मानव और प्रौद्योगिकी का इंटरफेसिंग शामिल होता है। इन प्रणालियों को व्यापक रूप से नियन्त्रण प्रणालियाँ कहा जाता है।

नियन्त्रण प्रणाली अभियांत्रिकी प्रणाली के विश्लेषण और डिजाइन पर केंद्रित है ताकि प्रणाली की प्रतिक्रिया की गति, सटीकता और स्थिरता में सुधार किया जा सके।

नियन्त्रण प्रणाली की दो विधियाँ शामिल हैं: पारंपरिक विधियाँ और आधुनिक विधियाँ। प्रणाली का गणितीय मॉडल सेट करने के पहले चरण के बाद विश्लेषण, डिजाइन और परीक्षण किया जाता है। स्थिरता के लिए आवश्यक शर्तें जांची जाती हैं और अंत में अनुकूलन किया जाता है।

पारंपरिक विधि में, गणितीय मॉडलिंग आमतौर पर समय क्षेत्र, आवृत्ति क्षेत्र या जटिल क्षेत्र में की जाती है। प्रणाली की स्टेप प्रतिक्रिया समय क्षेत्र विश्लेषण में गणितीय रूप से मॉडलिंग की जाती है ताकि इसका सेटलिंग समय, % ओवरशूट आदि पाया जा सके। लाप्लास रूपांतरण आवृत्ति क्षेत्र में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है ताकि प्रणाली का ओपन लूप गेन, फेज मार्जिन, बैंडविड्थ आदि पाया जा सके। ट्रांसफर फंक्शन, नाइक्विस्ट स्थिरता मानदंड, डेटा का नमूना लेना, नाइक्विस्ट ग्राफ, पोल्स और जीरोज, बोड प्लाट, प्रणाली की देरी सभी पारंपरिक नियन्त्रण अभियांत्रिकी के तहत आते हैं।

आधुनिक नियन्त्रण अभियांत्रिकी में बहु-इनपुट बहु-आउटपुट (MIMO) प्रणालियाँ, स्टेट स्पेस दृष्टिकोण, आइगेनवैल्यूज और वेक्टर आदि शामिल होते हैं। जटिल साधारण अवकल समीकरणों को रूपांतरित करने के बजाय, आधुनिक दृष्टिकोण उच्च क्रम के समीकरणों को पहले क्रम के अवकल समीकरणों में रूपांतरित करता है और वेक्टर विधि द्वारा हल करता है।

ऑटोमैटिक नियन्त्रण प्रणालियाँ सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं क्योंकि इनमें मैनुअल नियन्त्रण शामिल नहीं होता है। नियंत्रित चर मापा जाता है और एक निर्दिष्ट मान के साथ तुलना की जाती है ताकि वांछित परिणाम प्राप्त किया जा सके। नियन्त्रण के लिए ऑटोमेटेड प्रणालियों के परिणामस्वरूप, ऊर्जा या शक्ति की लागत और प्रक्रिया की लागत कम होगी, जिससे गुणवत्ता और उत्पादकता में वृद्धि होगी।

नियन्त्रण प्रणालियों का इतिहास

ऑटोमैटिक नियन्त्रण प्रणाली का उपयोग प्राचीन सभ्यताओं से ही शुरू होने का माना जाता है। ग्रीक और अरब द्वारा तृतीय शताब्दी ईसा पूर्व से ठीक समय को मापने के लिए विभिन्न प्रकार के जल घड़ियाँ डिजाइन और लागू की गई थीं। लेकिन पहली ऑटोमैटिक प्रणाली 1788 में वाट्स फ्लाईबॉल गवर्नर मानी जाती है, जिसने औद्योगिक क्रांति की शुरुआत की। गवर्नर का गणितीय मॉडल 1868 में मैक्सवेल द्वारा विश्लेषित किया गया था। 19वीं शताब्दी में, लियोनहार्ड यूलर, पियर सिमोन लाप्लास और जोसेफ फूरियर ने गणितीय मॉडलिंग के लिए विभिन्न विधियाँ विकसित कीं। दूसरी प्रणाली 1885 में अल बुट्ज़ की डैम्पर फ्लैपर - एक थर्मोस्टैट मानी जाती है। उन्होंने एक कंपनी शुरू की जिसका नाम अब हनीवेल है।

20वीं शताब्दी का आरंभ नियन्त्रण अभियांत्रिकी के सुवर्ण काल के रूप में जाना जाता है। इस समय में बेल लैबोरेटरी में हेनड्रिक वेड बोड और हैरी नाइक्विस्ट द्वारा पारंपरिक नियन्त्रण विधियाँ विकसित की गई थीं। जहाजों के लिए ऑटोमैटिक नियंत्रक रूसी-अमेरिकी गणितज्ञ मिनोर्स्की द्वारा विकसित किए गए थे। 1920 के दशक में उन्होंने इंटीग्रल और डेरिवेटिव नियन्त्रण की अवधारणा पेश की। इसी समय नाइक्विस्ट और इवंस ने स्थिरता की अवधारणा पेश की। ओलिवर हेविसाइड ने नियन्त्रण प्रणालियों में रूपांतरणों का उपयोग किया। 1950 के बाद रुडोल्फ काल्मन ने पारंपरिक विधियों की सीमाओं को दूर करने के लिए आधुनिक नियन्त्रण विधियाँ विकसित कीं। 1975 में PLCs लागू किए गए।

नियन्त्रण अभियांत्रिकी के प्रकार

नियन्त्रण अभियांत्रिकी का अपना वर्गीकरण विभिन्न विधियों के आधार पर होता है। नियन्त्रण अभियांत्रिकी के मुख्य प्रकार निम्नलिखित हैं:

• पारंपरिक नियन्त्रण अभियांत्रिकी

• आधुनिक नियन्त्रण अभियांत्रिकी

• स्थिर नियन्त्रण अभियांत्रिकी

• अनुकूल नियन्त्रण अभियांत