مهندسی برق گرایش کنترل (ابزاردقیق - فرآیند)

مهندسی برق گرایش کنترل (ابزاردقیق - فرآیند)

 

 

مهندسی کنترل و هدایت موشکها

 

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می‌تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می‌باشد. این ملاکها می‌تواند سرعت یک موشک، دمای یک اتاق، زاویه‌ی چرخش بازوی ربات و... باشد. به عنوان یک مثال ساده می‌توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت.در این مثال٬ زاویه پره‌های هواپیما، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روش‌های ریاضی محاسبه و سیستم کنترل‌کننده به دقت طراحی شود تا بتوان زمان عکس‌العمل سیستم را کاهش داد و آن را در برابر اثرات نویز محیط ( مانند وزش باد یا ...) مقاوم کرد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر می‌باشد. امروزه مهندسی کنترل به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی درآمده‌است.

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 کنترل‌کننده عبارت است از کنترل خروجی‌ها(مانند زاویه‌ی حمله‌ی موشک هدایت‌شونده) به روش معین به کمک ورودی‌ها(مانند سیگنال دریافتی از رادار موشک) 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) می‌باشد. پسخورد در واقع اندازه گیری متغیرهای خروجی و استفاده از این متغیرهای اندازه گیری شده برای اصلاح متغیر ورودی سیستم می‌باشد.برای مثال ٬ در یک سیستم سرمایشی٬ یک سنسور٬ که در واقع یک دماسنج است٬ دمای اتاق را اندازه‌گیری می‌کند تا سیستم بتواند از دما مطلع شده و از کاهش یا افزایش بیش از اندازه دما جلوگیری کند. با استفاده از سیستمهای دارای پسخورد می‌توان بسیاری از فرآیندهای صنعتی را به صورت خودکار کنترل کرد. اتوماسیون صنعتی بخشی از رشته کنترل می‌باشد که بر پایه سیستمهای فیدبک‌دار توانسته‌است صنعت مدرنی را پایه گذاری کند.

گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی،کنترل مقاوم،کنترل تطبیقی،کنترل دیجیتال،کنترل فازی و غیره‌است.

از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می‌توان به کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات و سیستمهای کنترل خطی اشاره کرد.

وضعیت تحصیل در مقاطع بالاتر از کارشناسی

فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می‌گیرد، می‌تواند در یکی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته‌ای که برق زیر مجموعه‌ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید. این رشته به صورت: مهندسی برق- الکترونیک، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش‌های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته‌ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است. برای تحصیل در مقطع دکترای تخصصی، می‌توان، در هر یک از زیرشاخه‌های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ کرد و رساله دکتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه‌ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. رشته برق به دلیل کاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امکان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می‌کند.

 

www.poursalehi55eng.ir

انواع نقشه در سیستم های کنترل فرآیند

 

انواع نقشه های فرآیندی عبارت اند از :

1) نمودار جعبه ای جریان ها(Block Flow Diagram) 
2) نمودار جریان های فرآیند (Process Flow Diagram) 
3) نمودار لوله کشی و ابزار دقیق (Piping and Instrumentation)
4) نقشه جانمایی تجهیزات (Plant Layout)

(البته باید توجه داشت که در طراحی و ساخت یک کارخانه شیمیایی، علاوه بر نقشه های فرآیندی که مسئولیت رسم آن ها با مهندسی شیمی است، انواع نقشه های مکانیک، برق، ابزار دقیق و ساختمان نیز توسط مهندسین مکانیک، برق، الکترونیک و ساختمان رسم می شوند.)

به هنگام طراحی یک کارخانه، در روند پیشرفت کار، نقشه های کامل تری تهیه می شود. نمودار های جعبه ای جریان ها ((BFD که به اختصار به آن نمودار جعبه ای می گویند ساده ترین نوع نقشه است که در آن بخش های اصلی یک کارخانه و جریان های مواد اولیه و محصولات نشان داده می شود. براساس این نمودار، نمودار جریان های فرآیند ( (PFDرسم می شود که جزئیات دقیقی از فرآیند و جریان های مختلف آن را نشان می دهد. به همین ترتیب نمودار لوله کشی و ابزار دقیق ((P&ID بر مبنای PFD تهیه می شود و در آن کلیه نکات مربوط به لوله کشی و ابزار دقیق و همه دستگاه ها و تجهیزات اصلی و فرعی فرآیند به طور دقیق نشان داده می شود.

 

www.poursalehi55eng.ir

 

سیستم کنترل مدار باز

سیستم کنترل مدار باز :

سیستم کنترل مدار باز به سیستمی گفته می شود که کنترل کننده از وضعیت نهایی فرآیند اطلاعی ندارد . در اینگونه سیستم ها ، بر اساس یک سری تنظیمات اولیه و در زمان معین اقداماتی( از پیش تعیین شده ) توسط کنترل کننده صورت می پذیرد و کنترل کننده نگاه به شرایط فرآیند تحت کنترل خود نمی کند . بعنوان مثال می توان کنترل در یک ماشین لباسشویی را در نظر گرفت ، بطوریکه کاربر تایمر ماشین را روی یک وضعیت دلخواه تنظیم می کند . بعد از سپری شدن زمان تنظیم شده و انجام عمل شستشو مطابق با این دستور ، کار شستشو متوقف و مراحل بعدی ( آبکشی و خشک کردن ) انجام می شود . توجه به این نکته ضروری است که ماشین هرگز نگاه به کیفیت شسته شدن لباسها نمی کند . چه بسا ممکن است زودتر از زمان تنظیم شده لباسها شسته شده باشد و یا اینکه بعلت کثیفی بیش از حد و وجود لکه های روغن بعد از توقف ماشین همچنان لباسها کثیف باشد . هر کدام از ایندو حالت ممکن می تواند در کم یا زیاد کردن زمان تنظیم ( زمان شستشو ) نقش داشته باشد ، اما چون سیستم کنترل مدار باز است و وضعیت لباسها که همان خروجی فرآیند ما است نقشی در روند کنترل ندارد . ملاحظه می شود در این سیستم کنترل همیشه نمی توانیم از خروجی فرآیند نتیجه مطلوب را انتظار داشته باشیم . شاید گفته شود به روش سعی و خطا می توان مثلا بجای یک بار شستن ، دو بار ماشین را بکار بگیریم تا لباسها وضعیت مطلوب پیدا کنند . بدیهی است در این حالت اتلاف انرژی و زمان را خواهیم داشت که در فرآیندهای پیچیده تر مطلوب و مقرون به صرفه نیست .