Inhinyeriyang Pamamahala: Ano ito? (At ang Kasaysayan nito)

Ano ang Control Engineering

Ang Inhinyeriya ng sistema ng kontrol ay ang sangay ng inhinyeriya na nakakasalubong sa mga prinsipyo ng teorya ng kontrol, upang disenyan ang isang sistema na nagbibigay ng nais na pag-uugali sa masinop na paraan. Kaya, bagama't madalas itong itinuturo sa loob ng elektrikal na inhinyeriya sa unibersidad, ito ay isang interdisiplinaryong paksa.

Ang mga inhinyerong sistema ng kontrol ay analisa, disenyo, at optimisa ang mga komplikadong sistema na binubuo ng mataas na integradong koordinasyon ng mekanikal, elektrikal, kemikal, metalurhiya, elektroniko o pneumatiko na elemento. Kaya ang inhinyeriya ng kontrol ay nakakasalubong sa iba't ibang uri ng dynamic na sistema na kabilang ang interface ng tao at teknolohiya. Ang mga sistemang ito ay malawak na tinatawag na sistema ng kontrol.

Ang inhinyeriya ng sistema ng kontrol ay nakatuon sa analisis at disenyo ng mga sistema upang mapabuti ang bilis ng tugon, katumpakan, at estabilidad ng sistema.

Ang dalawang pamamaraan ng sistema ng kontrol ay ang mga klasek at modernong pamamaraan. Ang matematikal na modelo ng sistema ay itinatayo bilang unang hakbang, kasunod ng analisis, disenyo, at pagsusulit. Sinusuri ang kinakailangang kondisyon para sa estabilidad at huli, ang optimisasyon.

Sa klasiikal na paraan, ang mathematical modeling ay karaniwang ginagawa sa time domain, frequency domain o complex domain. Ang step response ng isang sistema ay ina-analisa nang matematika sa time domain differential analysis upang makahanap ng kanyang settling time, % overshoot, atbp. Laplace transforms ang pinakakaraniwang ginagamit sa frequency domain upang makahanap ng open loop gain, phase margin, bandwidth, atbp. ng sistema. Ang konsepto ng transfer function, Nyquist stability criteria, sampling ng data, Nyquist plot, poles and zeros, Bode plots, system delays lahat ng ito ay kasama sa umbrella ng classical control engineering stream.

Ang modernong control engineering ay umuukol sa Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems, State space approach, Eigenvalues, at vectors, atbp. Sa halip na i-transform ang komplikadong ordinary differential equations, ang modernong pamamaraan ay nagsasalin ng mas mataas na order ng equations sa first order differential equations at sinosolve gamit ang vector method.

Ang automatic control systems ay ang pinakakaraniwang ginagamit dahil hindi ito nangangailangan ng manual na kontrol. Ang controlled variable ay sinusukat at ikokompara sa isang specified value upang makamit ang desired result. Bilang resulta ng automated systems para sa kontrol, ang cost ng energy o power, pati na rin ang cost ng proseso, ay mababawasan at tataas ang kalidad at productivity nito.

Kasaysayan ng Control Systems

Ang aplikasyon ng Automatic control system ay naniniwalaang ginagamit pa noong sinaunang mga sibilisasyon. Maraming uri ng water clocks ang nilikha at ipinatupad upang sukatin nang wasto ang oras mula noong ika-3 siglo BC, ng mga Greek at Arab. Ngunit ang unang automatic system ay itinuturing na ang Watts Fly ball Governor noong 1788, na nagsimula ng industrial revolution. Ang mathematical modeling ng Governor ay inanalisa ni Maxwell noong 1868. Noong ika-19th siglo, sina Leonhard Euler, Pierre Simon Laplace, at Joseph Fourier ang nag-develop ng iba't ibang paraan para sa mathematical modeling. Ang pangalawang sistema ay itinuturing na ang Al Butz’s Damper Flapper – isang thermostat noong 1885. Siya ang nagsimula ng kompanya na ngayon ay kilala bilang Honeywell.

Ang simula ng ika-20th siglo ay kilala bilang ang golden age ng control engineering. Sa panahong ito, ang classical control methods ay natutuklasan sa Bell Laboratory ni Hendrik Wade Bode at Harry Nyquist. Ang automatic controllers para sa steering ng mga barko ay nilikha ni Minorsky, isang Russian American Mathematician. Siya rin ang nagpasimuno ng konsepto ng Integral at Derivative Control noong 1920s. Samantala, ang konsepto ng stability ay ipinasa ni Nyquist at sinundan ni Evans. Ang transforms ay inilapat sa control systems ni Oliver Heaviside. Ang Modern Control Methods ay natutuklasan pagkatapos ng 1950s ni Rudolf Kalman, upang labanan ang limitasyon ng classical methods. Ang PLC's ay ipinakilala noong 1975.

Mga Uri ng Control Engineering

Ang engineering ng kontrol ay may sariling klasipikasyon depende sa iba't ibang metodolohiya na ginagamit. Ang pangunahing uri ng engineering ng kontrol ay kinabibilangan ng:

• Klasikal na Engineering ng Kontrol

• Modernong Engineering ng Kontrol

• Matatag na Engineering ng Kontrol

• Pinakamahusay na Engineering ng Kontrol

• Makapag-adapt na Engineering ng Kontrol

• Hindi-linyar na Engineering ng Kontrol

• Teorya ng Laro

Klasikal na Engineering ng Kontrol

Ang mga sistema ay karaniwang inirerepresento gamit ang mga ordinaryong ekwasyon ng diperensyal. Sa klasikal na engineering ng kontrol, ang mga ekwasyon na ito ay inililipat at ina-analisa sa isang nalinaw na domain. Laplace transform, Fourier transform at z transform ay mga halimbawa. Ang paraan na ito ay karaniwang ginagamit sa mga Single Input Single Output systems (SISO).

Modernong Engineering ng Kontrol

Sa modernong engineering ng kontrol, ang mga mas mataas na order ng ekwasyon ng diperensyal ay inililipat sa unang order ng ekwasyon ng diperensyal. Ang mga ekwasyon na ito ay nalulutas na katulad ng vector method. Sa pamamagitan nito, maraming komplikasyon sa paglutas ng mas mataas na order ng ekwasyon ng diperensyal ay natutugunan.

Ang mga ito ay ipinapatupad sa Multiple Input Multiple Output systems kung saan ang analisis sa frequency domain ay hindi posible. Ang mga nonlinearity na may maraming variable ay natutugunan ng modernong metodolohiya. Ang state space vectors, Eigenvalues, at Eigen Vectors ay kasama sa kategoryang ito. Ang State Variables ay naglalarawan ng input, output, at system variables.

Matatag na Engineering ng Kontrol

Sa matatag na paraan ng kontrol, ang mga pagbabago sa performance ng sistema sa pagbabago ng mga parameter ay sinusukat para sa optimisasyon. Ito ay tumutulong sa paglalawig ng estabilidad at performance, pati na rin sa paghahanap ng mga alternatibong solusyon. Kaya sa matatag na kontrol, ang kapaligiran, panloob na higit na hindi tumpak, ingay, at disturbance ay inuuri-uring para bawasan ang kamalian sa sistema.

Pinakamahusay na Engineering ng Kontrol

Sa optimal na kontrol ng inhenyeriya, ang problema ay isinasalarawan bilang matematikal na modelo ng proseso, pisikal na mga limitasyon at mga limitasyon sa performance, upang minimisahin ang punsyon ng gastos. Kaya ang optimal na kontrol ng inhenyeriya ang pinakamagandang solusyon para disenyan ang isang sistema na may pinakamababang gastos.

Adaptive Control Engineering

Sa adaptive na kontrol ng inhenyeriya, ang mga controller na ginagamit ay adaptive na mga controller kung saan ang mga parameter ay ginagawang adaptive sa pamamagitan ng ilang mekanismo. Ang block diagram na ibinigay sa ibaba ay nagpapakita ng isang adaptive na kontrol system.

Sa ganitong uri ng mga controller, mayroong karagdagang loop para sa pag-aadjust ng mga parameter bukod sa normal na feedback ng proseso.

Nonlinear Control Engineering

Ang nonlinear control engineering ay nakatuon sa mga nonlinearity na hindi maaaring ipahayag gamit ang linear na ordinary differential equations (i.e. hindi ito linear na kontrol system). Ang sistema na ito ay ipinapakita ang maraming isolated equilibrium points, limit cycles, bifurcations na may finite escape time. Ang pangunahing limitasyon ay nangangailangan ito ng mahirap na mathematical analysis. Sa analisis na ito, ang sistema ay hinahati sa linear na bahagi at ang nonlinear na bahagi.

Game Theory

Sa game theory, bawat sistema ay kailangang bawasan ang punsyon ng gastos laban sa mga disturbance/noise. Kaya ito ay isang pag-aaral ng kontrabida at pakikipagtulungan. Ang mga disturbance ay susubukan na palaking ang punsyon ng gastos. Ang teoryang ito ay may kaugnayan sa robust at optimal na kontrol ng inhenyeriya.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mahusay na mga artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may labag sa copyright pakiusap ilipat ang pagbabago.