กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

วิศวกรรมควบคุม

วิศวกรรมควบคุมหรือที่รู้จักกันในชื่อวิศวกรรมระบบควบคุมและในบางประเทศในยุโรปเรียกว่าวิศวกรรมระบบอัตโนมัติเป็นสาขา วิชา วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับระบบควบคุมโดยนำทฤษฎีการควบคุมมา ใช้

วิศวกรรมควบคุม

ระบบควบคุมมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งใน การ บินอวกาศ

วิศวกรรมควบคุมหรือที่รู้จักกันในชื่อวิศวกรรมระบบควบคุมและในบางประเทศในยุโรปเรียกว่าวิศวกรรมระบบอัตโนมัติเป็นสาขา วิชา วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับระบบควบคุมโดยนำทฤษฎีการควบคุมมา ใช้ ในการออกแบบอุปกรณ์และระบบที่มีพฤติกรรมที่ต้องการในสภาพแวดล้อมการควบคุม[ 1 ]สาขาวิชาการควบคุมนั้นทับซ้อนและมักจะสอนควบคู่ไปกับวิศวกรรมไฟฟ้าวิศวกรรมเคมีและวิศวกรรมเครื่องกลในสถาบันต่างๆ ทั่วโลก[ 1 ]

การปฏิบัติใช้เซ็นเซอร์และตัวตรวจจับเพื่อวัดประสิทธิภาพเอาต์พุตของกระบวนการที่ถูกควบคุม การวัดเหล่านี้ใช้เพื่อให้ข้อเสนอแนะ แก้ไข ที่ช่วยให้บรรลุประสิทธิภาพที่ต้องการ ระบบที่ออกแบบมาเพื่อให้ทำงานโดยไม่ต้องอาศัยการป้อนข้อมูลจากมนุษย์เรียกว่า ระบบ ควบคุมอัตโนมัติ (เช่นระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติสำหรับควบคุมความเร็วของรถยนต์) กิจกรรมด้านวิศวกรรมระบบควบคุม มีลักษณะเป็นสหวิทยาการ โดยมุ่งเน้นไปที่การนำระบบควบคุมไปใช้ ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบที่ หลากหลาย [ 2 ]

ภาพรวม

วิศวกรรมควบคุมสมัยใหม่เป็นสาขาวิชาใหม่ที่ค่อนข้างได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ 20 พร้อมกับการพัฒนาของเทคโนโลยี สามารถนิยามหรือจำแนกได้อย่างกว้างๆ ว่าเป็นการประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุม ในทางปฏิบัติ วิศวกรรมควบคุมมีบทบาทสำคัญในระบบควบคุมที่หลากหลาย ตั้งแต่เครื่องซักผ้าในครัวเรือนธรรมดาไปจนถึงเครื่องบินรบ สมรรถนะสูง โดยมุ่งทำความเข้าใจระบบทางกายภาพโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในแง่ของอินพุต เอาต์พุต และส่วนประกอบต่างๆ ที่มีพฤติกรรมแตกต่างกัน ใช้เครื่องมือออกแบบระบบควบคุมเพื่อพัฒนาตัวควบคุม สำหรับระบบเหล่า นั้นและนำตัวควบคุมไปใช้ในระบบทางกายภาพโดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ระบบอาจเป็น ระบบ กลไกไฟฟ้าของไหลเคมีการเงินหรือชีวภาพและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ การวิเคราะห์ และการออกแบบตัวควบคุมจะใช้ทฤษฎีการควบคุมในโดเมนเวลา ความถี่ และเชิงซ้อนอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายโดเมนขึ้นอยู่กับลักษณะของปัญหาการออกแบบ

วิศวกรรมควบคุมเป็นสาขาวิชา วิศวกรรม ที่มุ่งเน้นการสร้างแบบจำลองของระบบไดนามิก ที่หลากหลาย (เช่นระบบกลไก ) และการออกแบบตัวควบคุมที่จะทำให้ระบบเหล่านี้มีพฤติกรรมตามที่ต้องการ[ 3 ] : 6 แม้ว่าตัวควบคุมดังกล่าวไม่จำเป็นต้องเป็นไฟฟ้า แต่หลายตัวก็เป็นไฟฟ้า ดังนั้นวิศวกรรมควบคุมจึงมักถูกมองว่าเป็นสาขาย่อยของวิศวกรรมไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้าตัวประมวลสัญญาณดิจิทัลและไมโครคอนโทรลเลอร์ล้วนสามารถนำมาใช้ในการสร้างระบบควบคุมได้ วิศวกรรมควบคุมมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง ตั้งแต่ระบบการบินและระบบขับเคลื่อนของเครื่องบินโดยสารไปจนถึงระบบควบคุมความเร็ว อัตโนมัติ (Cruise Control ) ใน รถยนต์สมัยใหม่หลายรุ่น

ในกรณีส่วนใหญ่ วิศวกรควบคุมจะใช้การป้อนกลับเมื่อออกแบบระบบควบคุมซึ่งมักทำได้โดยใช้ ระบบ ควบคุมแบบสัดส่วน-อินทิกรัล-อนุพันธ์( PID controller) ตัวอย่างเช่น ในรถยนต์ที่มีระบบควบคุมความเร็ว อัตโนมัติ ความเร็วของรถจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและป้อนกลับไปยังระบบ ซึ่งจะปรับแรงบิดของมอเตอร์ ตามนั้น ในกรณีที่มีการป้อนกลับอย่างสม่ำเสมอทฤษฎีการควบคุมสามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดว่าระบบตอบสนองต่อการป้อนกลับดังกล่าวอย่างไร ในระบบดังกล่าวเกือบทั้งหมดความเสถียรมีความสำคัญ และทฤษฎีการควบคุมสามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าระบบมีความเสถียร

แม้ว่าการป้อนกลับจะเป็นส่วนสำคัญของวิศวกรรมควบคุม แต่วิศวกรควบคุมอาจทำงานเกี่ยวกับการควบคุมระบบที่ไม่มีการป้อนกลับได้เช่นกัน ซึ่งเรียกว่าการควบคุมแบบวงเปิดตัวอย่างคลาสสิกของการควบคุมแบบวงเปิดคือเครื่องซักผ้า ที่ทำงานตามรอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดย ไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์

ประวัติศาสตร์

การควบคุมคอลัมน์แยกส่วนเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชันที่ท้าทายที่สุด

ระบบควบคุมอัตโนมัติได้รับการพัฒนาครั้งแรกเมื่อกว่าสองพันปีก่อน อุปกรณ์ควบคุมแบบป้อนกลับชิ้นแรกที่มีการบันทึกไว้เชื่อกันว่าเป็นนาฬิกาน้ำของKtesibios โบราณ ในเมืองอเล็กซานเดรีย ประเทศอียิปต์ ประมาณศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช มันรักษาเวลาโดยการควบคุมระดับน้ำในภาชนะ และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมการไหลของน้ำจากภาชนะนั้น [ 3 ] : 22 นี่เป็นอุปกรณ์ที่ประสบความสำเร็จอย่างแน่นอน เนื่องจากนาฬิกาน้ำที่มีการออกแบบคล้ายกันยังคงถูกผลิตขึ้นในแบกแดดเมื่อพวกมองโกลยึดครองเมืองในปี ค.ศ. 1258 อุปกรณ์อัตโนมัติหลากหลายชนิดถูกนำมาใช้ตลอดหลายศตวรรษเพื่อทำงานที่เป็นประโยชน์หรือเพียงเพื่อความบันเทิงเท่านั้น อย่างหลังนี้รวมถึงหุ่นยนต์อัตโนมัติ ซึ่งเป็นที่นิยมในยุโรปในศตวรรษที่ 17 และ 18 โดยมีรูปปั้นเต้นรำที่ทำภารกิจเดิมซ้ำแล้วซ้ำเล่า หุ่นยนต์อัตโนมัติเหล่านี้เป็นตัวอย่างของการควบคุมแบบวงเปิด ความก้าวหน้าสำคัญในกลุ่มอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติแบบป้อนกลับหรือ "วงปิด" ได้แก่ ตัวควบคุมอุณหภูมิของเตาหลอมที่เชื่อกันว่าเป็นผลงานของเดร็บเบลประมาณปี ค.ศ. 1620 และตัวควบคุมความเร็วแบบลูกตุ้มเหวี่ยงที่ใช้ควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์ไอน้ำโดยเจมส์ วัตต์[ 3 ] : 22 ในปี ค.ศ. 1788

ในบทความ "On Governors" ปี 1868 เจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์สามารถอธิบายความไม่เสถียรที่แสดงโดยตัวควบคุมแบบฟลายบอลโดยใช้สมการเชิงอนุพันธ์เพื่ออธิบายระบบควบคุม ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญและประโยชน์ของแบบจำลองและวิธีการทางคณิตศาสตร์ในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์ที่ซับซ้อน และเป็นสัญญาณเริ่มต้นของทฤษฎีการควบคุมและระบบทางคณิตศาสตร์ องค์ประกอบของทฤษฎีการควบคุมปรากฏขึ้นก่อนหน้านี้ แต่ไม่โดดเด่นและน่าเชื่อถือเท่ากับการวิเคราะห์ของแม็กซ์เวลล์[ 4 ]

ทฤษฎีการควบคุมได้ก้าวหน้าอย่างมากในช่วงศตวรรษถัดมา เทคนิคทางคณิตศาสตร์ใหม่ๆ รวมถึงความก้าวหน้าในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถควบคุมระบบพลวัตที่ซับซ้อนกว่าที่ตัวควบคุมแบบฟลายบอลดั้งเดิมสามารถทำให้เสถียรได้ เทคนิคทางคณิตศาสตร์ใหม่ๆ ได้แก่ การพัฒนาการควบคุมแบบเหมาะสมที่สุดในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 ตามมาด้วยความก้าวหน้าในวิธีการควบคุมแบบสุ่ม แบบทนทาน แบบปรับตัวได้ และแบบไม่เชิงเส้นในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 การประยุกต์ใช้ระเบียบวิธีควบคุมได้ช่วยให้การเดินทางในอวกาศและดาวเทียมสื่อสาร เครื่องบินที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เครื่องยนต์รถยนต์ที่สะอาดขึ้น และกระบวนการทางเคมีที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเป็นไปได้

ก่อนที่วิศวกรรมควบคุมจะพัฒนาเป็นสาขาวิชาเฉพาะทาง วิศวกรรมควบคุมเคยเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมเครื่องกลและทฤษฎีการควบคุมเคยเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมไฟฟ้าเนื่องจากวงจรไฟฟ้ามักสามารถอธิบายได้ง่ายโดยใช้เทคนิคทฤษฎีการควบคุม ในความสัมพันธ์การควบคุมแรกเริ่ม กระแสไฟฟ้าขาออกจะถูกแทนด้วยแรงดันไฟฟ้าขาเข้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเทคโนโลยีที่ไม่เพียงพอในการใช้งานระบบควบคุมไฟฟ้า นักออกแบบจึงเหลือทางเลือกเพียงระบบเครื่องกลที่มีประสิทธิภาพต่ำและตอบสนองช้า ตัวควบคุมเครื่องกลที่มีประสิทธิภาพสูงและยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงไฟฟ้าพลังน้ำบางแห่งคือตัวควบคุมความเร็วรอบ ( governor ) ต่อมา ก่อนที่จะมีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง สมัยใหม่ วิศวกรเครื่องกลได้คิดค้นระบบควบคุมกระบวนการสำหรับงานอุตสาหกรรมโดยใช้ อุปกรณ์ควบคุม แบบนิวแมติกและไฮดรอลิกซึ่งหลายอย่างยังคงใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

David Quinn Mayne (1930–2024) เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดสำหรับการวิเคราะห์ อัลกอริทึม การควบคุมแบบทำนายโมเดล (MPC) ในปัจจุบันมีการใช้งานในแอปพลิเคชันนับหมื่นรายการ และเป็นส่วนสำคัญของเทคโนโลยีการควบคุมขั้นสูงโดยผู้ผลิตระบบควบคุมกระบวนการหลายร้อยราย จุดแข็งที่สำคัญของ MPC คือความสามารถในการจัดการกับความไม่เป็นเชิงเส้นและข้อจำกัดที่เข้มงวดในลักษณะที่เรียบง่ายและเข้าใจง่าย งานของเขาสนับสนุนกลุ่มของอัลกอริทึมที่น่าจะถูกต้อง สามารถอธิบายได้โดยใช้หลักการเชิงอนุมาน และให้ผลลัพธ์เป็นการออกแบบระบบควบคุมที่ตรงตามวัตถุประสงค์ที่สำคัญในทางปฏิบัติ[ 5 ]

ระบบควบคุม

ตัวควบคุมแรงเหวี่ยงเป็นกลไกควบคุมแบบสัดส่วน รุ่นแรกๆ

ระบบควบคุมทำหน้าที่จัดการ สั่งการ กำกับ หรือควบคุมพฤติกรรมของอุปกรณ์หรือระบบอื่นๆ โดยใช้ลูปควบคุม ระบบควบคุมอาจมีตั้งแต่เครื่องควบคุมความร้อนในบ้านที่ใช้เทอร์โมสตัทควบคุมหม้อต้มน้ำ ไปจนถึงระบบควบคุมอุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ ที่ใช้ควบคุมกระบวนการหรือเครื่องจักร ระบบควบคุมเหล่านี้ได้รับการออกแบบผ่านกระบวนการทางวิศวกรรมควบคุม

สำหรับการควบคุมแบบปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง จะใช้ ตัวควบคุมแบบป้อนกลับเพื่อควบคุมกระบวนการหรือการทำงานโดยอัตโนมัติ ระบบควบคุมจะเปรียบเทียบค่าหรือสถานะของตัวแปรกระบวนการ (PV) ที่กำลังถูกควบคุมกับค่าที่ต้องการหรือจุดตั้งค่า (SP) และใช้ผลต่างเป็นสัญญาณควบคุมเพื่อให้ค่าเอาต์พุตของตัวแปรกระบวนการของระบบมีค่าเท่ากับจุดตั้งค่า

สำหรับตรรกะแบบลำดับและ แบบผสม จะใช้ ตรรกะซอฟต์แวร์เช่น ในตัวควบคุมตรรกะแบบโปรแกรม ได้

ทฤษฎีการควบคุม

ทฤษฎีการควบคุมเป็นสาขาหนึ่งของวิศวกรรมการควบคุมและคณิตศาสตร์ประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมระบบพลวัตจุดมุ่งหมายคือการพัฒนารูปแบบหรืออัลกอริทึมที่ควบคุมการประยุกต์ใช้ข้อมูลป้อนเข้าของระบบเพื่อขับเคลื่อนระบบไปยังสถานะที่ต้องการ ในขณะที่ลดความล่าช้าการโอเวอร์ชูตหรือข้อผิดพลาดในสถานะคงที่ให้ น้อยที่สุด และรับประกันระดับความเสถียร ของการควบคุม โดยมักมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ระดับความเหมาะสมที่สุด

ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่มีพฤติกรรมแก้ไขที่เหมาะสม ตัวควบคุมนี้จะตรวจสอบตัวแปรกระบวนการ ที่ถูกควบคุม (PV) และเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิงหรือจุดตั้งค่า (SP) ความแตกต่างระหว่างค่าจริงและค่าที่ต้องการของตัวแปรกระบวนการ เรียกว่า สัญญาณ ข้อผิดพลาดหรือข้อผิดพลาด SP-PV จะถูกนำมาใช้เป็นข้อมูลป้อนกลับเพื่อสร้างการกระทำควบคุมเพื่อให้ตัวแปรกระบวนการที่ถูกควบคุมมีค่าเท่ากับจุดตั้งค่า ด้านอื่นๆ ที่ได้รับการศึกษาเช่นกัน ได้แก่ ความสามารถในการควบคุมและความสามารถในการสังเกตทฤษฎีการควบคุมถูกนำมาใช้ในวิศวกรรมระบบควบคุมเพื่อออกแบบระบบอัตโนมัติที่ได้ปฏิวัติการผลิต การบิน การสื่อสาร และอุตสาหกรรมอื่นๆ และสร้างสาขาใหม่ๆ เช่นหุ่นยนต์

โดยทั่วไปมักใช้แผนภาพแบบบล็อก ไดอะแกรมอย่างแพร่หลาย ในแผนภาพนี้ฟังก์ชันถ่ายโอนหรือที่เรียกว่าฟังก์ชันระบบหรือฟังก์ชันเครือข่าย คือแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของความสัมพันธ์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุตโดยอาศัยสมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายระบบ

ทฤษฎีการควบคุมมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 เมื่อเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์ได้ อธิบายพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการทำงานของตัวควบคุมเป็นครั้งแรก [ 6 ] ทฤษฎีการควบคุมได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดยเอ็ดเวิร์ด รูธในปี 1874 ชาร์ลส์ สเติร์มและในปี 1895 อดอล์ฟ ฮูร์วิต ซ์ ซึ่งทั้งหมดมีส่วนร่วมในการสร้างเกณฑ์ความเสถียรของการควบคุม และตั้งแต่ปี 1922 เป็นต้นมานิโคลัส ไมเนอร์สกี ได้พัฒนาทฤษฎีการควบคุม PID [ 7 ] แม้ว่าการประยุกต์ใช้ทฤษฎีการควบคุม ทางคณิตศาสตร์ โดยตรงที่สุดคือการใช้ในวิศวกรรมระบบควบคุม (ซึ่งเกี่ยวข้องกับ ระบบ ควบคุมกระบวนการสำหรับหุ่นยนต์ และอุตสาหกรรม) แต่ทฤษฎีการควบคุมก็ถูกนำไปใช้กับปัญหาต่างๆ ทั้งใน วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์พฤติกรรมเป็นประจำ ในฐานะที่เป็นทฤษฎีทั่วไปของระบบป้อนกลับ ทฤษฎี การควบคุมจึงมีประโยชน์ในทุกที่ที่มีการป้อนกลับเกิดขึ้น ทำให้มีความสำคัญต่อสาขาต่างๆ เช่นเศรษฐศาสตร์การวิจัยเชิงปฏิบัติการและวิทยาศาสตร์ชีวภาพ [ 8 ]

การศึกษา

ในมหาวิทยาลัยหลายแห่งทั่วโลก หลักสูตรวิศวกรรมควบคุมส่วนใหญ่สอนในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมเครื่องกลแต่บางหลักสูตรอาจสอนใน สาขา วิศวกรรมเมคาทรอนิกส์ [ 9 ]และวิศวกรรมการบินและอวกาศในบางสาขา วิศวกรรมควบคุมเชื่อมโยงกับวิทยาการคอมพิวเตอร์เนื่องจากเทคนิคการควบคุมส่วนใหญ่ในปัจจุบันถูกนำไปใช้ผ่านคอมพิวเตอร์ ซึ่งมักเป็นระบบฝังตัว (เช่นในสาขายานยนต์) สาขาการควบคุมในวิศวกรรมเคมีมักเรียกว่าการควบคุมกระบวนการโดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการควบคุมตัวแปรในกระบวนการทางเคมีในโรงงาน หลักสูตรนี้สอนเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรระดับปริญญาตรีของโปรแกรมวิศวกรรมเคมีใดๆ และใช้หลักการเดียวกันกับวิศวกรรมควบคุม สาขาวิชาวิศวกรรมอื่นๆ ก็ทับซ้อนกับวิศวกรรมควบคุมเช่นกัน เนื่องจากสามารถนำไปใช้กับระบบใดๆ ก็ได้ที่สามารถสร้างแบบจำลองที่เหมาะสมได้ อย่างไรก็ตาม ภาควิชาวิศวกรรมควบคุมเฉพาะทางก็มีอยู่จริง ตัวอย่างเช่น ในอิตาลีมีหลักสูตรปริญญาโทสาขา Automation & Robotics หลายหลักสูตรที่เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมควบคุมโดยเฉพาะ หรือภาควิชาวิศวกรรมควบคุมอัตโนมัติและระบบที่มหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์[ 10 ]หรือภาควิชาวิศวกรรมหุ่นยนต์และควบคุมที่สถาบันการทหารเรือสหรัฐอเมริกา[ 11 ]และภาควิชาวิศวกรรมควบคุมและระบบอัตโนมัติที่มหาวิทยาลัยเทคนิคอิสตันบูล[ 12 ]

วิศวกรรมควบคุมมีแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ครอบคลุมถึงวิทยาศาสตร์ การจัดการทางการเงิน และแม้กระทั่งพฤติกรรมมนุษย์ นักศึกษาด้านวิศวกรรมควบคุมอาจเริ่มต้นด้วยหลักสูตรระบบควบคุมเชิงเส้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับโดเมนเวลาและโดเมนเชิงซ้อน โดยต้องอาศัยพื้นฐานทางคณิตศาสตร์เบื้องต้นและการแปลงลาปลาส อย่างละเอียด ซึ่งเรียกว่าทฤษฎีการควบคุมแบบคลาสสิก ในการควบคุมเชิงเส้น นักศึกษาจะได้ทำการวิเคราะห์ในโดเมนความถี่และเวลาหลักสูตรการควบคุมดิจิทัลและการควบคุมแบบไม่เชิงเส้นนั้น ต้องใช้ การแปลง Zและพีชคณิตตามลำดับ และอาจกล่าวได้ว่าเป็นการศึกษาด้านการควบคุมขั้นพื้นฐานที่สมบูรณ์

อาชีพ

อาชีพวิศวกรควบคุมเริ่มต้นด้วยปริญญาตรีและสามารถศึกษาต่อในระดับวิทยาลัยได้ โดยทั่วไปแล้วปริญญาด้านวิศวกรควบคุมมักจะควบคู่กับปริญญาด้านวิศวกรรมไฟฟ้าหรือวิศวกรรมเครื่องกล แต่ก็สามารถควบคู่กับปริญญาด้านวิศวกรรมเคมีได้เช่นกัน จากการ สำรวจ ด้านวิศวกรรมควบคุม พบว่า ผู้ตอบแบบสอบถามส่วนใหญ่เป็นวิศวกรควบคุมในสายอาชีพต่างๆ ของตนเอง[ 13 ]

มีอาชีพไม่มากนักที่จัดอยู่ในประเภท "วิศวกรควบคุม" ส่วนใหญ่เป็นอาชีพเฉพาะทางที่มีความคล้ายคลึงกับอาชีพโดยรวมของวิศวกรรมควบคุมเพียงเล็กน้อย วิศวกรควบคุมส่วนใหญ่ที่เข้าร่วมการสำรวจในปี 2019 เป็นนักออกแบบระบบหรือผลิตภัณฑ์ หรือแม้แต่วิศวกรควบคุมหรือวิศวกรเครื่องมือวัด งานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมกระบวนการ การผลิต หรือแม้แต่การบำรุงรักษา ซึ่งเป็นรูปแบบต่างๆ ของวิศวกรรมควบคุม[ 13 ]

ด้วยเหตุนี้ จึงมีโอกาสในการทำงานมากมายในบริษัทด้านการบินและอวกาศ บริษัทผู้ผลิต บริษัทรถยนต์ บริษัทพลังงาน บริษัทเคมี บริษัทปิโตรเลียม และหน่วยงานรัฐบาล บางสถานที่ที่จ้างวิศวกรควบคุม ได้แก่ บริษัทต่างๆ เช่น Rockwell Automation, NASA, Ford, Phillips 66, Eastmanและ Goodrich [ 14 ]วิศวกรควบคุมอาจได้รับเงินเดือนสูงถึง 66,000 ดอลลาร์ต่อปีจาก Lockheed Martin Corp. พวกเขายังสามารถได้รับเงินเดือนสูงถึง 96,000 ดอลลาร์ต่อปีจาก General Motors Corporation [ 15 ]วิศวกรควบคุมกระบวนการ ซึ่งมักพบในโรงกลั่นและโรงงานเคมีภัณฑ์เฉพาะทาง สามารถได้รับเงินเดือนสูงถึง 80,000 ดอลลาร์ต่อปี[ 16 ] [ 17 ]

ในอินเดีย วิศวกรรมระบบควบคุมมีการสอนในระดับต่างๆ ได้แก่ ระดับอนุปริญญา ปริญญาตรี และปริญญาโท หลักสูตรเหล่านี้กำหนดให้ผู้สมัครต้องเลือกเรียนวิชาฟิสิกส์ เคมี และคณิตศาสตร์ในระดับมัธยมศึกษา หรือสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีที่เกี่ยวข้องสำหรับการศึกษาต่อระดับปริญญาโท[ 18 ]

ความก้าวหน้าล่าสุด

เดิมที วิศวกรรมควบคุมนั้นเกี่ยวข้องกับระบบต่อเนื่อง การพัฒนาเครื่องมือควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้เกิดความต้องการวิศวกรรมระบบควบคุมแบบไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมดิจิทัลที่ใช้คอมพิวเตอร์และระบบทางกายภาพนั้นถูกควบคุมโดย นาฬิกา ของคอมพิวเตอร์[ 3 ] : 23 สิ่งที่เทียบเท่ากับการแปลงลาปลาสในโดเมนแบบไม่ต่อเนื่องคือการแปลง Zปัจจุบัน ระบบควบคุมจำนวนมากถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์และประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งแบบดิจิทัลและแบบอนาล็อก

ดังนั้น ในขั้นตอนการออกแบบ ควรทำอย่างใดอย่างหนึ่งดังต่อไปนี้:

  • ส่วนประกอบดิจิทัลจะถูกแมปเข้าสู่โดเมนต่อเนื่อง และการออกแบบจะดำเนินการในโดเมนต่อเนื่อง หรือ
  • ส่วนประกอบอนาล็อกจะถูกแปลงไปเป็นส่วนประกอบดิจิทัล และการออกแบบจะดำเนินการในส่วนนั้น

วิธีแรกในสองวิธีนี้พบได้บ่อยกว่าในทางปฏิบัติ เนื่องจากระบบอุตสาหกรรมหลายระบบมีส่วนประกอบของระบบต่อเนื่องจำนวนมาก รวมถึงส่วนประกอบทางกล ของเหลว ชีวภาพ และไฟฟ้าแบบอนาล็อก โดยมีตัวควบคุมดิจิทัลเพียงไม่กี่ตัว

ในทำนองเดียวกัน เทคนิคการออกแบบได้พัฒนาจากการออกแบบด้วยมือโดยใช้กระดาษและไม้บรรทัดไปสู่การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยและปัจจุบันไปสู่การออกแบบอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์หรือ CAD ซึ่งเป็นไปได้ด้วยการคำนวณเชิงวิวัฒนาการ CAD สามารถนำไปใช้ได้ไม่เพียงแค่การปรับแต่งรูปแบบการควบคุมที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างตัวควบคุม การระบุระบบ และการคิดค้นระบบควบคุมใหม่ ๆ โดยอาศัยข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียว โดยไม่ขึ้นอยู่กับรูปแบบการควบคุมเฉพาะใด ๆ[ 19 ] [ 20 ]

ระบบควบคุมที่ยืดหยุ่นขยายขอบเขตการมุ่งเน้นแบบดั้งเดิมในการจัดการเฉพาะการรบกวนที่วางแผนไว้ไปยังกรอบการทำงานและพยายามจัดการกับการรบกวนที่ไม่คาดคิดหลายประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับตัวและเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของระบบควบคุมเพื่อตอบสนองต่อผู้กระทำความผิด โหมดความล้มเหลวที่ผิดปกติ การกระทำของมนุษย์ที่ไม่พึงประสงค์ เป็นต้น[ 21 ]

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • DQ Mayne (1965). PH Hammond (บรรณาธิการ). วิธีการไล่ระดับสำหรับการกำหนดการควบคุมที่เหมาะสมที่สุดของระบบสุ่มแบบไม่เชิงเส้นในรายงานการประชุมสัมมนาIFACเรื่องทฤษฎีระบบควบคุมแบบปรับตัวได้เองสำนักพิมพ์ Plenum หน้า  19–27
  • เบนเน็ตต์, สจวร์ต (มิถุนายน 1986). ประวัติศาสตร์วิศวกรรมควบคุม, 1800-1930 . IET. ISBN 978-0-86341-047-5.
  • เบนเน็ตต์, สจวร์ต (1993). ประวัติศาสตร์วิศวกรรมควบคุม, 1930-1955 . IET. ISBN 978-0-86341-299-8.
  • คริสโตเฟอร์ คิเลียน (2005). เทคโนโลยีการควบคุมสมัยใหม่ . ทอมป์สัน เดลมาร์ เลิร์นนิ่ง. ISBN 978-1-4018-5806-3.
  • Arnold Zankl (2006). เหตุการณ์สำคัญในระบบอัตโนมัติ: จากทรานซิสเตอร์สู่โรงงานดิจิทัล . Wiley-VCH. ISBN 978-3-89578-259-6.
  • แฟรงคลิน, ยีน เอฟ. ; พาวเวลล์, เจ. เดวิด; เอมามิ-นาเอนี, อับบาส (2014) การควบคุมผลป้อนกลับของระบบไดนามิก (ฉบับที่ 7) สแตนฟอร์ด กาลี สหรัฐอเมริกา: เพียร์สัน. พี 880. ไอเอสบีเอ็น 9780133496598.
  • ห้องปฏิบัติการควบคุมทั่วโลก
  • หนังสือเรียนเปิดวิชาพลศาสตร์และควบคุมกระบวนการทางวิศวกรรมเคมีแห่งรัฐมิชิแกน
  • สมาคมผู้บูรณาการระบบควบคุม
  • รายชื่อผู้บูรณาการระบบควบคุม
  • สถาบันวิศวกรเครื่องกล - กลุ่มวิศวกรรมเมคาทรอนิกส์ สารสนเทศ และการควบคุม (MICG)
  • วารสารวิทยาศาสตร์ระบบและวิศวกรรมควบคุม: วารสารเปิดให้เข้าถึงได้ฟรี
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_engineering&oldid=1336928795 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วิศวกรรมควบคุม

วิศวกรรมควบคุมหรือที่รู้จักกันในชื่อวิศวกรรมระบบควบคุมและในบางประเทศในยุโรปเรียกว่าวิศวกรรมระบบอัตโนมัติเป็นสาขา วิชา วิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับระบบควบคุมโดยนำทฤษฎีการควบคุมมา ใช้

ภาพรวม

วิศวกรรมควบคุมสมัยใหม่เป็นสาขาวิชาใหม่ที่ค่อนข้างได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ 20 พร้อมกับการพัฒนาของเทคโนโลยี สามารถนิยามหรือจำแนกได้อย่างกว้างๆ ว่าเป็นการประยุกต์ใช้ ทฤษฎีการควบคุม ในทางปฏิบัติ วิศวกรรมควบคุมมีบทบาทสำคัญในระบบควบคุมที่หลากหลาย...

ประวัติศาสตร์

ระบบควบคุมอัตโนมัติได้รับการพัฒนาครั้งแรกเมื่อกว่าสองพันปีก่อน อุปกรณ์ควบคุมแบบป้อนกลับชิ้นแรกที่มีการบันทึกไว้เชื่อกันว่าเป็น นาฬิกาน้ำ ของ Ktesibios โบราณ ใน เมืองอเล็กซานเดรีย ประเทศ อียิปต์ ประมาณศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช...

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

David Quinn Mayne (1930–2024) เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดสำหรับการวิเคราะห์ อัลกอริทึม การควบคุมแบบทำนายโมเดล (MPC) ในปัจจุบันมีการใช้งานในแอปพลิเคชันนับหมื่นรายการ...