ਕੰਟਰੋਲ ਇਨਜਨੀਅਰਿੰਗ: ਇਹ ਕੀ ਹੈ? (ਅਤੇ ਇਸ ਦੀ ਇਤਿਹਾਸ)
کنٹرول انجینئرنگ کیا ہے
کنٹرول سسٹم انجینئرنگ وہ انجینئرنگ کی شاخ ہے جو کنٹرول نظریہ کے مبادیوں کے ساتھ نقل کرتی ہے، تاکہ ایک سسٹم ڈیزائن کیا جا سکے جو کنٹرول شدہ طور پر مطلوبہ مسلک دیتا ہو۔ اس لیے، حالانکہ کنٹرول انجینئرنگ عام طور پر یونیورسٹی میں برقی انجینئرنگ کے تحت پڑھائی جاتی ہے، یہ ایک انٹر ڈیسپلینری موضوع ہے۔
کنٹرول سسٹم انجینئرز پیچیدہ سسٹمز کا تجزیہ، ڈیزائن اور بہتر بنانے کا کام کرتے ہیں جو مکینکل، برقی، کیمیائی، میٹالیوجیکل، الیکٹرانک یا پنیومیٹک عناصر کی بلکل متعارف ہوتی ہیں۔ اس لیے کنٹرول انجینئرنگ کے ساتھ مختلف قسم کے پرجوش سسٹمز شامل ہوتے ہیں جن میں مصنوعی اور ٹیکنالوجیکل رابطہ شامل ہوتا ہے۔ ان سسٹموں کو عموماً کنٹرول سسٹمز کہا جاتا ہے۔
کنٹرول سسٹم انجینئرنگ سسٹم کے تجزیہ اور ڈیزائن پر مرکوز ہوتی ہے تاکہ سسٹم کی جواب کی رفتار، درستگی اور استحکام میں بہتری لائی جا سکے۔
کنٹرول سسٹم کی دو طریقوں میں کلاسیکی طریقے اور جدید طریقے شامل ہیں۔ سسٹم کا ریاضیاتی ماڈل پہلے قدم کے طور پر تشکیل دیا جاتا ہے جس کے بعد تجزیہ، ڈیزائن اور ٹیسٹنگ کی جاتی ہے۔ استحکام کے لیے ضروری شرائط کی جانچ کی جاتی ہے اور آخر کار آپٹیماائزیشن کی جاتی ہے۔
کلاسیکی طریقے میں ریاضیاتی ماڈلنگ عام طور پر وقت کے ڈومین، فریکوئنسی ڈومین یا مختلط ڈومین میں کی جاتی ہے۔ سسٹم کا اسٹیپ ریسپانس وقت کے ڈومین میں ریاضیاتی طور پر مدل کیا جاتا ہے تاکہ اس کا سیٹلنگ ٹائم، % اوور شوٹ وغیرہ معلوم کیا جا سکے۔ لاپلس تبدیلی سب سے زیادہ عام طور پر فریکوئنسی ڈومین میں استعمال ہوتی ہے تاکہ سسٹم کے اوپن لوپ گین، فیز مارجن، بینڈ وڈ وغیرہ معلوم کیا جا سکے۔ ٹرانسفر فنکشن کا مفہوم، نائیکوئسٹ استحکام کے معیار، معلومات کا سینکروناائزیشن، نائیکوئسٹ پلات، پولز اور زیروز، بوڈ پلات، سسٹم کی دیری سب کلاسیکی کنٹرول انجینئرنگ کے دائرے میں آتے ہیں۔
جدید کنٹرول انجینئرنگ ملٹیپل ان پٹ ملٹیپل آؤٹ پٹ (MIMO) سسٹمز، سٹیٹ اسپیس میتھود، ایجن ولیوز اور ویکٹرز وغیرہ سے نسبت رکھتی ہے۔ جدید میتھود میں پیچیدہ عام تفریقی مساوات کو تبدیل کیا جاتا ہے اور پہلے درجہ کی تفریقی مساوات میں تبدیل کر کے ویکٹر میتھود سے حل کیا جاتا ہے۔
آپریٹڈ کنٹرول سسٹمز سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہوتے ہیں کیونکہ ان میں منوال کنٹرول شامل نہیں ہوتا۔ کنٹرول شدہ متغیر کو میپ کیا جاتا ہے اور ایک مخصوص قدر کے ساتھ موازنہ کیا جاتا ہے تاکہ مطلوبہ نتیجہ حاصل کیا جا سکے۔ آپریٹڈ سسٹمز کے نتیجے میں توانائی یا بجلی کی قیمت کم ہوگی اور پروسیس کی قیمت بھی کم ہوگی جس سے کیفیت اور پیداوار میں اضافہ ہوگا۔
کنٹرول سسٹمز کی تاریخ
آپریٹڈ کنٹرول سسٹم کا استعمال قدیم تمدنوں سے ہی ہوتا آرہا ہے۔ تیسری صدی قبل مسیح سے یونانیوں اور عربوں نے وقت کو درست طور پر میپ کرنے کے لیے کئی قسم کے پانی کے گھڑیاں ڈیزائن اور لاگو کیے۔ لیکن پہلا آپریٹڈ سسٹم 1788ء میں واٹس فلائی بال گورنر کے طور پر شروع ہوا جس نے صنعتی انقلاب کا آغاز کیا۔ گورنر کا ریاضیاتی ماڈل 1868ء میں میکسویل نے تجزیہ کیا۔ 19ویں صدی میں، لیونہارڈ ایولر، پیئر سیمن لاپلاس، اور جوزف فوریئر نے ریاضیاتی ماڈلنگ کے لیے مختلف طریقے تیار کیے۔ دوسرا سسٹم 1885ء میں البٹز کا ڈیمپر فلپر - ٹھرماسٹیٹ کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ اس نے اب ہانی ول میں نامی کمپنی کا آغاز کیا۔
20ویں صدی کا آغاز کنٹرول انجینئرنگ کے لیے سونے کی عرصہ کے طور پر جانا جاتا ہے۔ اس دوران کلاسیکی کنٹرول طریقے بل لیبارٹری میں ہینڈرک ویڈ بود اور ہیری نائیکوئسٹ کے ذریعے تیار کیے گئے۔ مینرسکی، روسی امریکی ریاضی دان نے جہاز کی سمت کو آپریٹڈ کنٹرولرز کو تیار کیا۔ اس نے 1920ء کی دہائی میں انٹیگرل اور ڈریویٹو کنٹرول کا مفہوم متعارف کروایا۔ اسی دوران نائیکوئسٹ نے استحکام کا مفہوم متعارف کروایا اور ایوانز نے اس کی پیروی کی۔ ہیویسائڈ نے کنٹرول سسٹمز میں تبدیلی کا استعمال کیا۔ رودلف کالمین نے 1950ء کے بعد کلاسیکی طریقوں کی محدودیت کو دور کرنے کے لیے جدید کنٹرول طریقے تیار کیے۔ پی ایل سیز 1975ء میں متعارف کروائے گئے۔
کنٹرول انجینئرنگ کی قسمیں
کنٹرول انجینئرنگ کی اپنی خاص قسمیں ہوتی ہیں جو استعمال کی جانے والی مختلف طریقوں پر منحصر ہوتی ہیں۔ کنٹرول انجینئرنگ کی اہم قسمیں درج ذیل ہیں:
کلاسیک کنٹرول انجینئرنگ
جدید کنٹرول انجینئرنگ
روبسٹ کنٹرول انجینئرنگ
آپٹیمل کنٹرول انجینئرنگ
آڈیپٹو کنٹرول انجینئرنگ
نون لینئر کنٹرول انجینئرنگ
گیم تھیوری
کلاسیک کنٹرول انجینئرنگ
سسٹم عام طور پر عام تفریقی مساوات کے ذریعے ظاہر کیے جاتے ہیں۔ کلاسیک کنٹرول انجینئرنگ میں یہ مساوات تبدیل ہوتی ہیں اور تبدیل ڈومین میں تجزیہ کی جاتی ہیں۔ لاپلس تبدیلی، فوریئر تبدیلی اور ز تبدیلی مثالیں ہیں۔ یہ طریقہ عام طور پر سینگل ان پٹ سینگل آؤٹ پٹ سسٹمز (SISO) میں استعمال ہوتا ہے۔
جدید کنٹرول انجینئرنگ
