آشنایی با علم کنترل
کنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می کند و علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشکها و هواپیما، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به کمک این علم می توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجیها به روش معین به کمک ورودیها از طریق اجزای سیستم کنترل که می تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیک و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.
دانش کنترل، چنان که از نامش بر می آید کنترل رفتار سیستمهای مختلف با توجه به ورودیهای داده شده را بر عهده دارد. به طور کلی در تمام سیستمها، مسأله کنترل خودکار تغییر رفتار سیستم برای نزدیک کردن پاسخهای آن به مقادیر مطلوب، همواره مورد نظر می باشد. از آنجایی که مثالهای فراوانی در این مورد از کنترلهای یک کوره گرفته تا کنترل سفینه های فضایی و موشکها وجود دارد، یک متخصص کنترل باید با علوم متنوعی سروکار داشته باشد. از این رهگذر، بررسی انواع سیستمها، روشهای کنترل کننده برای یک سیستم و شبیه سازی سیستمها از بحثهای اولیه این دانش، محسوب می گردد. این سیستمها ممکن است برقی، مکانیکی، شیمیایی و حتی اقتصادی باشند. دانشجویان این رشته فارغ از نوع سیستم به روشهای بررسی سیستم می پردازند و بدین ترتیب به شرط آشنایی با خصوصیات این سیستم مورد نظر قادر به تجزیه و تحلیل و کنترل آن خواهند بود.
بنابراین در یک نگاه، هدف از ایجاد این رشته بینه سازی سیستمها، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها و گسترش میزان تولید و ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی می باشد. این رشته در دوره کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترا در ایران ارائه می گردد و دانش آموختگان قادرند در رشته هایی همچون الکترونیک، قدرت، مخابرات و کنترل و بیوالکترونیک به تحصیلات خود ادامه دهد.
در صنعت برق، مسؤولیتها برحسب ولتاژ، تفکیک و تقسیم بندی شده است. همانطور که اطلاع دارید تولید نیروگاهها برای اینکه تا محل توزیع با افت ولتاژ مواجه نشود و از میزان تلفات، کاهش پیدا کند ولتاژ را در سطوح 400 کیلو ولت و 230 کیلو ولت افزایش می دهند. در محل تولید و در چند طبقه از ولتاژ به محل مصرف ولتاژ کاهش پیدا می کند که یکی از سطوح کاهش ولتاژ، ولتاژ 63 کیلو ولت است.
پستهایی که در نقاط مختلف تهران و نواحی پراکنده شده به نام پستهای فوق توزیع و یا 63 کیلو ولت، 20 کیلو ولت از این مرکز کنترل می شوند یعنی بدون اینکه آپراتور در محل حضور داشته باشد از راه دور، کلیه اطلاعات پستهای فوق توزیع که متجاوز از 100 پست فوق توزیع هستند انتقال داده باشد و در اینگونه مراکز، کنترل می شود.
مجموعه عواملی که در این مرکز مشغول اند، از تخصصهای مختلفی بهره مند هستند. عمدتاً راهبری این نوع سیستمها با تحصیل کرده های رشته کنترل و برق است که عمدتاً مهندس و یا فوق لیسانس برق هستند و دیسکوشرهایی که پشت کنسولهای این مراکز، اِعمال به کنترل از راه دور پستهای فوق توزیع را می کنند تخصص فوق دیپلم برق دارند و باید تجربه طولانی کاری داشته باشند و درآمد آنها نسبت به یک فردی که تازه از دانشگاه وارد به بازار کار شده دو برابر این میزان است و مشغله کاری آنها 24 ساعته است؛ یعنی در تمام طول شبانه روز باید به روند توزیع برق، اشراف و کنترل داشته باشند به دلیل اینکه سیستم برق، یک پروسه ممتد و پشت سرهمی است که امکان اینکه وقفه ای در توزیع آن ایجاد شود اصلاً مجاز نیست به همین دلیل می توان گفت کار در این مرکز که به طور شبانه روزی صورت می گیرد کار سختی است.
دانشجویان رشته مهندسی برق گرایش کنترل با گذراندن دروس عمومی 57 واحد دروس اصلی، 27 درس تخصصی، 8 واحد درس اختیاری می گذرانند که از آن میان مهمترین آن از این قرار است.
1- کنترل سیستمهای خطی که روشهای کنترل فرآیند و سیستم با استفاده از فرمهای ریاضی را به دانشجویان می آموزد.
2- کنترل صنعتی که به چگونه عمل کردن روشهای موجود در کنترل سیستمهای خطی می پردازد. این درس بیشتر حالتهای فیزیکی مثلاً سیستمهای هیدورلیک و نیوماتیک را مورد بررسی قرار می دهد.
3- کنترل مدرن که سیستمهای مختلف دارویی، شیمیایی و مانند آن را بررسی نموده و به شکل کلی و جامع، روشهای کنترل هر سیستم واقعی و عمومی را بیان می کند.
4- کنترل دیجیتال و غیرخطی و آزمایشگاه کنترل دیجیتال که چگونگی استفاده کامپیوتر برای کنترل از فرآیندها را به دانشجویان می آموزد.
5- ابزار دقیق و آزمایشگاه ابزار دقیق که به شکل نظری و عملی دانشجویان را با تستگرها آشنا می سازد.
6- ریز پردازنده و آزمایشگاه ریز پردازنده که به صورت نظری و عملی به دانشجویان، مکانیزه و کنترل فرآیند و کامپیوتری کردن را می آموزد.
در شرایط فعلی جهان، مهندسین کنترل بیشتر در جوامع صنعتی دارای بازار کار مناسب هستند، با این حال گرایش نوین، به سوی اتوماسیون یعنی خودکار کردن سیستمها نیاز ِ به این سیستم و دانش آموختگان آن را بیشتر نموده است، بنابراین بازار کار این رشته بستگی به سیاستهایی دارد که در مورد یک حوزه به اجرا در می آید.
از آنجایی که کنترل فرآیند در یک سیستم مثلاًً یک کارخانه به روش قدیمی یا روش جدید کامپیوتری صورت نگیرد، لذا وجود مهندس کنترل بستگی به روش کنترل فرآیند دارد. با این همه چنانکه گفته شد همگام با تقویت ماهیت خودکار نمودن سیستمها که ضرب آهنگ شتابان یافته، آینده ای روشن برای این رشته متصور است.
"اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل خروجی های یک سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نکات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد."
دکتر کمره ای در ادامه معرفی علم کنترل می گوید: "علم کنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی گیرد. بلکه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی کاربرد دارد. به عنوان نمونه کنترل فرآیند تصفیه نفت در یک پالایشگاه، کنترل عملکرد یک نیروگاه برق، سیستم کنترل ناوبری یک کشتی و یا کنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از کاربرد علم کنترل می باشد.
گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند کنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است."
دکتر جبه دار نیز با اشاره به اینکه گرایش کنترل منحصر به مهندسی برق نمی شود، می گوید:
"در رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم کنترل هستیم اما نوع سیستم کنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مکانیک نوع کنترل، مکانیکی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است. اما در کل هدف مهندسی کنترل، طراحی سیستمی است که بتواند عملکرد یک دستگاه را در حد مطلوب حفظ کند.
دکتر جبه دار در ادامه درباره فعالیت های دیگر مهندسی کنترل می گوید: "خودکار کردن یا اتوماتیک کردن خط تولید، یکی دیگر از فعالیت های مهندسی کنترل است. یعنی مهندس کنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و کنترل کند که محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین کیفیت به دست آید."
معرفی رشته مهندسی کنترل و ابزار دقیق مهندسی برق
دانش تحلیل و بررسی ریاضی پدیده‌هایی فیزیکی است که به نحوی به بارهای الکتریکی و حرکت و آثار آنها (از قبیل جریان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، موج الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی) مربوط می‌شوند.
این رشته در دانشگاه‌های ایران به پنج گرایش تقسیم میشود که عبارت‌اند از:
* مهندسی مخابرات
* مهندسی کنترل
* مهندسی الکترونیک
* مهندسی قدرت
* مهدسی پزشکی، بیوالکتریک
رشته مهندسی کنترل و ابزار دقیق که یکی از گرایشهای رشته برق (الکتروتکنیک)میباشدبه صورت زیر تعریف میشود.اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می باشد. این ملاکها می تواند شامل سرعت، زمان، مصرف سوخت و ... باشد. به عنوان یک مثال ساده می توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. زاویه پره ها، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روشهای ریاضی محاسبه شده تا بتوان به خوبی این زمان را کاهش داد.
کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته های دیگر می باشد. علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشکها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است.
به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجیها به روش معین به کمک ورودیها از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.
یکی از مفاهیم پرکاربرد در این رشته مفهوم پسخورد (فیدبک) می باشد. پسخورد در واقع اندازه گیری متغیرهای خروجی و استفاده از این متغیرهای اندازه گیری شده در اعمال ورودی به سیستم می باشد. با استفاده از سیستمهای دارای پسخورد می توان بسیاری از فرآیندهای صنعتی را به صورت خودکار کنترل کرد. اتوماسیون صنعتی بخشی از رشته کنترل می باشد که بر پایه سیستمهای فیدبکدار توانسته است صنعت مدرنی را پایه گذاری کند.
گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره‌است.کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات و سیستمهای کنترل خطی از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می باشند.
www.poursalehi55.ir
دریافت