Enginyeria de control: diferència entre les revisions

Abans de convertir-se en una disciplina única, enginyeria de control es practica com a part de l'enginyeria mecànica i la teoria de control s'ha estudiat com a part de l'enginyeria elèctrica, ja que els circuits elèctrics sovint poden descriure fàcilment mitjançant tècniques de teoria de control. En les relacions de control molt en primer lloc, un corrent de sortida es representa amb una entrada de control de tensió. No obstant això, no tenir la tecnologia adequada per posar en pràctica sistemes de control elèctric, els dissenyadors de l'esquerra amb l'opció de menys eficient i lent de respondre dels sistemes mecànics. Un controlador de mecànica molt eficaç que encara s'utilitza àmpliament en algunes plantes hidroelèctriques és el governador. Més tard, previ a l'electrònica de potència moderna, els sistemes de control de processos per a aplicacions industrials van ser ideades pels enginyers mecànics utilitzant dispositius de control de pneumàtics i hidràulics, molts dels quals encara estan en ús avui dia.

Hi ha dues divisions principals de la teoria de control, és a dir, clàssica i moderna, que tenen conseqüències directes sobre les aplicacions de control d'enginyeria. L'àmbit d'aplicació de la teoria clàssica de control es limita a una sola entrada i una sola (sortida SISO) disseny del sistema. L'anàlisi del sistema es realitza en el domini del temps utilitzant equacions diferencials, al complexa de domini amb la transformada de Laplace o en el domini de la freqüència mitjançant la transformació del complexa de domini. Tots els sistemes es suposa que són de segon ordre, una sola variable, i les respostes d'ordre superior i els efectes del sistema multivariable s'ignoren. Un controlador dissenyat utilitzant la teoria clàssica, en general requereix en el lloc d'ajustament a causa del disseny d'aproximacions. No obstant això, a causa de la facilitat en l'execució física dels dissenys de controladors en els controladors dissenyats utilitzant la teoria de control modern, aquests controladors són les preferides en la majoria de les aplicacions industrials. Els controladors més populars que es trobin sota l'enginyeria de control clàssics són controlador PID. En contrast, la teoria de control modern, és estrictament dut a terme en el complexa de domini o en el domini de la freqüència, i pot tractar amb múltiples entrades i múltiples de sortida (MIMO) de sistemes. Això supera les limitacions de la teoria de control clàssic per ser utilitzat en problemes de disseny sofisticat dels sistemes de control com el control d'avions de combat. En un sistema de controls moderns es representa en termes d'un conjunt d'equacions diferencials de primer ordre es defineixen utilitzant les variables d'estat. Lineal, multivariable, les teories de control adaptatiu i robust entrar en aquesta divisió. Sent bastant nou, la teoria de control modern, té moltes àrees encara no explorades. Estudiosos com Rudolf E. Kalman i Aleksandr Lyapunov són ben conegudes entre les persones que han donat forma a la teoria de control moderna.

Originalment va ser l'enginyeria de control sobre tots els sistemes continus. Desenvolupament d'eines de control de l'ordinador, que planteja un requisit de l'enginyeria de control discret degut a que el sistema de comunicacions entre l'equip de control basada en digital i el sistema físic es regeixen per un rellotge de l'ordinador. L'equivalent a la transformada de Laplace en el domini discret és la Transformada Z. Avui en dia molts dels sistemes de control són controlats per l'ordinador i consten de dos components digitals i analògics. Per tant, en la fase de disseny o components digitals s'assignen en el domini continu i el disseny es realitza en el domini continu, o components analògiques s'assignen en el domini discret i disseny es porta a terme allà. El primer d'aquests dos mètodes es troba més freqüentment en la pràctica pel fet que molts sistemes industrials tenen molts sistemes continus dels components, inclosos els sistemes mecànics, components elèctrics de fluid, biològiques i analògiques, amb alguns dispositius digitals.

En moltes universitats, cursos d'enginyeria de control s'ensenyen a l'enginyeria elèctrica i electrònica, enginyeria mecànica i l'enginyeria aeroespacial, en altres s'està connectat a la informàtica, com la majoria de les tècniques de control d'avui en dia s'apliquen a través d'ordinadors, sovint com a sistemes integrats (com en la indústria automotriu de camp). El camp de control dins de l'enginyeria química és sovint conegut com el control de processos. Es tracta principalment amb el control de les variables en un procés químic en una planta. S'ensenya com a part del currículum de pregrau de qualsevol programa d'enginyeria química, i dóna feina a molts dels mateixos principis en l'enginyeria de control. Altres disciplines d'enginyeria també es solapen amb l'enginyeria de control, ja que pot ser aplicat a qualsevol sistema pel qual un model adequat es poden derivar.

Enginyeria de Control s'ha diversificat, que inclouen aplicacions de la ciència, la gestió de les finances, i fins i tot el comportament humà. Els estudiants d'enginyeria de control pot començar amb un curs de control del sistema lineal de front amb el temps i el complex de s, que exigeix un fons a fons en la matemàtica elemental i la transformada de Laplace (anomenada teoria de control clàssic). En el control lineal, l'estudiant té la freqüència i anàlisi en el domini del temps. El control digital i cursos de control no lineal requereix z transformació i l'àlgebra, respectivament, i es podria dir de completar una educació bàsica de control. A partir d'aquí hi ha diverses ramificacions.

Enginyeria de control és la disciplina d'enginyeria que es centra en el modelatge d'una àmplia gamma de sistemes dinàmics (per exemple, els sistemes mecànics) i el disseny de controladors que farà que aquests sistemes es comportin de la manera desitjada. Tot i que els controladors no tenen per què ser elèctrica i per tant molts d'enginyeria de control és sovint vist com un subcamp de l'enginyeria elèctrica. No obstant això, la caiguda del preu dels microprocessadors està fent l'aplicació efectiva d'un sistema de control essencialment trivial. Com a resultat d'això, l'enfocament està canviant de nou a la disciplina de l'enginyeria mecànica, com el coneixement íntim del sistema físic que sovint és desitjat.

Circuits elèctrics, processadors de senyals digitals i microcontroladors poden ser utilitzats per implementar sistemes de control. Enginyeria de control té una àmplia gamma d'aplicacions, des del vol i sistemes de propulsió de dels avions comercials al control de velocitat presents en molts automòbils moderns.

En la majoria dels casos, utilitzen els enginyers de control de retroalimentació en el disseny dels sistemes de control. Això sovint es realitza mitjançant un sistema de controlador PID. Per exemple, en un automòbil amb control de velocitat de velocitat del vehicle està contínuament supervisada i alimentada de nou al sistema que ajusta el parell del motor en conseqüència. On hi ha informació periòdica, la teoria de control es pot utilitzar per determinar com el sistema respon a aquesta informació. Al s'aconsegueix pràcticament tot l'estabilitat d'aquests sistemes és important i la teoria de control poden ajudar a garantir l'estabilitat.

Encara que la retroalimentació és un aspecte important de l'enginyeria de control, els enginyers de control també poden treballar en el control dels sistemes sense reacció. Això es coneix com a control de llaç obert. Un exemple clàssic de control de llaç obert és una rentadora que s'executa a través d'un predeterminat cicle sense l'ús de sensors.