سرفصل درس سیستمهای کنترل خطی

علم کنترل

مباحث علم کنترل در مورد چگونگی تسلط و کنترل بر فرایندههای فیزیکی و غیرفیزیکی است و با ارائه روشهای کنترلی میتوان رفتار انواع فرایندهای صنعتی، مالی و اقتصادی و ... را هدایت کرده و نتایج مطلوب مدنظر را بدست آورد. این علم در گذشتههای دور نیز بصورتهای گوناگونی بکار برده میشده و حتی انسانهای عادی نیز در زندگی روزمره در مورد چگونگی به کنترل درآوردن امور تفکر کرده و راه حلهای مفید و کارساز ارائه میدهند. این علم، یک دانش بین رشتهای است و بگونههای مختلف در علوم مهندسی، اقتصاد، سیاست، جامعهشناسی و ... بکار برده میشود. علم کنترل بصورت تخصصی در صنعت نفوذ کرده و توانسته تکنولوژی و فنآوری، اقتصاد و سیاست را تحت تاثیر قرار دهد و حتی مراکز دانشگاهی و تحقیقاتی، رشته کنترل (زیر شاخه رشتههای برق و مکانیک) را در تمام سطوح به منظور آموزش نیروهای متخصص در این زمینه ایجاد کردهاند. بیشک بدون یاری این علم، که نقش مهمی در طراحی و ساخت سیستمهای هواپیما، هدایت موشک، اتومبیل ، روباتها و ... داشته است، پیشرفتهای تکنولوژی امروزی رقم نمیخورد و این علم، امروزه به عنوان یک بخش جدائیناپذیر و مهم در طراحی انواع پروژهها و صنایع تولیدی و صنعتی محسوب میشود.

تاریخچه علم کنترل

تلاش اولیه بشر برای درک زمان و تعیین موقعیت خود در شبانه روز از اولین گامها در طراحی سیستمهای کنترل است که به ساخت ساعتهای آبی منجر گردید. اولین ساعتهای آبی توسط یونانیها و مصریان در حدود ۲۷۰ سال قبل از میلاد مسیح ساخته شد و تا قرن هفدهم میلادی نیز کاربرد داشت. در همان دوران سیستمهای کنترل سطح روغن چراغها نیز طراحی شد. با وقوع انقلاب صنعتی در اروپا کوره‌ها، بویلرها، موتورهای بخار پیشرفته و رگولاتورهای شناور طراحی شد که امکان کنترل آنها توسط سیستمهای ساده امکان پذیر نبود لذا سیستمهای کنترل پیشرفته تری پس از انقلاب صنعتی طراحی شدند. کنترل آسیاب‌های بادی که برای اولین بار توسط ایرانیان در قرن هفتم میلادی ساخته شدند گام مهمی در پیاده سازی کنترل خودکار به حساب می‌آید. این آسیاب‌ها در سال ۱۲۰۰ میلادی وارد اروپا شدند و تا سال ۱۶۰۰ میلادی مورد استفاده قرار گرفتند. در این آسیاب‌ها دو نوع سیستم کنترل وجود داشت؛ یکی کنترل جهت قرارگیری آسیاب به طوری که بتواند از حداکثر نیروی باد استفاده کند و دیگری کنترل میزان گندم وارده به درون آسیاب. هر دوی این سیستم‌ها به صورت کاملا خودکار عمل کرده و نیاز به حضور هیچ کارگری نبود.

دکتر کمره‌اي در معرفي علم کنترل مي‌گويد: "علم کنترل فقط در مهندسي برق مورد استفاده قرار نمي‌گيرد. بلکه در شاخه‌هاي ديگري از علوم مهندسي و حتي علوم انساني کاربرد دارد. به عنوان نمونه کنترل فرآيند تصفيه نفت در يک پالايشگاه، کنترل عملکرد يک نيروگاه برق، سيستم کنترل ناوبري يک کشتي و يا کنترل تحولات و تغييرات جمعيتي نمونه‌هاي متنوعي از کاربرد علم کنترل مي‌باشد.

دکتر جبه‌دار نيز با اشاره به اينکه گرايش کنترل منحصر به مهندسي برق نمي‌شود، مي‌گويد: "در رشته‌هاي مهندسي مکانيک، مهندسي شيمي، مهندسي هوافضا، مهندسي سازه و مهندسي‌هاي ديگر نيز ما شاهد علم کنترل هستيم اما نوع سيستم کنترلي در هر رشته مهندسي متفاوت است. براي مثال در مهندسي مکانيک نوع کنترل، مکانيکي و در مهندسي شيمي‌براساس فرآيندهاي شيميايي است. اما در کل هدف مهندسي کنترل، طراحي سيستمي‌است که بتواند عملکرد يک دستگاه را در حد مطلوب حفظ کند. خودکار کردن يا اتوماتيک کردن خط توليد، يکي ديگر از فعاليت‌هاي مهندسي کنترل است. يعني مهندس کنترل مي‌تواند به گونه‌اي خط توليد را هماهنگ و کنترل کند که محصول توليد شده طبق برنامه تعيين شده و با بهترين کيفيت به دست آيد.

سرفصل

1- مقدمهای بر علم کنترل.
2- معرفی ابزارهای ریاضی مورد نیاز در تحلیل و مطالعات سیستمی.
     -    معادلات دیفرانسیل.
     -    اعداد مختلط و قضایا.
     -    توابع مختلط و تعریف قطب و صفر.
     -    تبدیل لاپلاس، عکس تبدیل لاپلاس و قضایای حاکم.
3- مدلسازی ریاضی سیستمهای دینامیکی و فرایندها بصورت معادلات دیفرانسیل و تبدیل لاپلاس.
    -    مدلسازی برخی از سیستمهای الکتریکی، مکانیکی، سیالی، گرمائی و ...
   -    معرفی روش آماری و استفاده از پاسخ ورودیهای معین در شناسائی و مدلسازی سیستم
   -    استفاده از گرافها و قضایای گراف.
4- تحلیل پاسخهای گذرا و حالت ماندگار و بررسی پایداری.
5- معرفی سیستمهای کنترل و سیستم کنترلی پسخورد (فیدبک) و تحلیل خطا.
6- تحلیل مکان هندسی ریشهها و طراحی سیستمهای کنترل طبق روش مکان هندسی ریشهها.
7- تحلیل پاسخ فرکانسی (دیاگرام بود، نمودار قطبی، معیار پایداری نایکویست).
8- طراحی سیستمهای کنترل طبق روشهای تحلیل فرکانسی
   (پایداری نسبی نایکویست و قوائد زیگلر نیکولز).
     -    کنترلکنندههای پیشفازLead، پسفاز Lag، پیشفاز-پسفازLag-Lead و PID.
9- معرفی متغیرهای حالت و مدلسازی و تحلیل سیستمهای کنترل در فضای حالت.

منابع:

مهندسی کنترل. نویسنده: کاتسوهیکو اوگاتا. ترجمه: دکتر قدرت سپیدنام.
سیستمهای کنترل خطی نویسنده: دکتر خاکی صدیق.
سیستمهای کنترل. نویسنده: بنجامین کو. ترجمه: دکتر علی کافی.
کنترل و سیستمهای دینامیک. نویسنده: دکتر علی غفاری . دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی.
سیستمهای کنترل مدرن. نویسنده: ریچاردسی دورف. ترجمه: دکتر قدرت سپیدنام.

ارزشیابی

۱   نمره         کوئیز و آمادگی در کلاس
۷   نمره         امتحان میانترم.
۱۲ نمره         امتحان پایانترم.
------------------------------------------------
۲۰ نمره

آدرس ایمیل: [email protected]

لینک های مفید:

http://www.engin.umich.edu/group/ctm/

سرفصل درس سیستمهای کنترل خطی

مطالب مشابه :

دانلود پروژه طراحی کنترلر PID سیستمی ابداعی

سرفصل درس سیستمهای کنترل خطی

پروژه های زیر قابل انجامه و برخی از اونا رو آماده داریم:

فهرست پروژه های متلب کار شده مجموعه سایت فارسی متلب

کاربرد کنترل تطبیقی در کنترل یک پروسه

معرفی منابع و جزوات مهندسی شیمی برای شرکت در مقطع کارشناسی ارشد

پروژه های انجام شده با متلب