تعتبر تكنولوجيا نظم التحكم الآلي Automatic Control systems من أهم فروع العلوم الهندسية التي تلعب دورا بالغ الأهمية في ما يشهده عالمنا اليوم من رفاهية وازدهار. إن علم التحكم الآلي هو الذي يختص بدراسة كيفية التحكم و السيطرة على كثير من العمليات الصناعية وغيرها في شتى مجالات الحياة. ولقد أدى التطور السريع في نظريات و تطبيقات التحكم الآلي إلى توفير وسائل تحقيقي الأداء الأمثل للأنظمة الديناميكية مما خفف الكثير من الأعباء التي كانت تقع والروتينية.
لقد لعب التحكم الآلي دورا حيويا في تقدم الهندسة والعلوم في جميع المجالات. ففي علوم الفضاء أصبحت له تطبيقات شتي أهمها التحكم في مركبات الفضاء وأنظمة توجيه الصواريخ والتوجيه الألي للطائرات (الطيار الآلي) و غيرها. كما أن النظم التحكم دور كبير في أنظمة القوى الكهربية والتي تعتبر من أكبر الأنظمة الصناعية التي صنعها الإنسان؛ لذا فالتحكم في الشبكات والآلات والأحمال يعتبر عاملا أساسيا لضمان التشغيل الاقتصادي والأمثل لهذه الأنظمة. ومن أمثلة تطبيقات نظم التحكم التي ساعدت في تخفيف أعباء الحياة اليومية وجعلتها أكثر رفاهية وخاصة في مجال الكهرباء:
• محطات توليد الطاقة الكهربائية وتحلية المياه ،
• ألآت النقل الكهربائية ،
• التبريد والتكييف،
• التدفئة والأفران،
• الغسالات والنشافات.
لقد أصبح للتطور الكبير الذي نشهده حاليا في تكنولوجيا الحاسبات الإلكترونية Computers) والإنسان الآلي (Robot) أثرا كبيرا على تزايد تطبيقات أنظمة التحكم المتقدمة في كثير من المجالات مما جعل مفاهيم التحكم الآلي، والتي كانت حكرا على التقنيين والمهندسين، تستخدم في شتى مجالات المعرفة مثل علوم الأحياء والاقتصاد والاجتماع والتربية والتخطيط العمراني Urban Planning
ما هو نظام التحكم؟
يمكن وصف نظام التحكم بأنه نظام يمكنه التحكم في كمية المخرجات. في الأساس ، هو عبارة عن جهاز أو مجموعة من الأجهزة التي يمكنها إدارة تشغيل الجهاز الآخر أو النظام الذي يستخدم حلقات التحكم ، والتحكم فيها وتنظيمها. لذلك يمكن لهذا النظام التحكم في تشغيل نظام آخر وتنظيمه. يتكون النظام من عناصر وأجهزة مختلفة مترابطة للقيام بعملية. يتكون نظام التحكم من خلال التوصيل البيني للمكونات وبالتالي يتم تحقيق تكوين النظام وسوف يتحكم في النظام. المكونات الرئيسية لنظام التحكم هي المشغلات وأجهزة الاستشعار والمدخلات المرجعية والنظام. النظام هو العملية أو المصنع الذي يجب التحكم فيه وسيحول المشغل إشارة التحكم إلى إشارة طاقة.
ما هي الحاجة لنظام التحكم الآلي؟
هناك حاجة إلى نظام تحكم للحفاظ على العملية في ظروف التشغيل المطلوبة بأمان وفعالية. نظام التحكم قادر على الحفاظ على جودة المنتج. سنكون قادرين على الحصول على منتجات عالية القيمة وكذلك زيادة العائد بمساعدة نظام التحكم. يمكنه تلبية لوائح السلامة البيئية مثل تقليل التلوث ويمكنه أيضًا ضمان السلامة. بمساعدة أنظمة التحكم الآلي ، يمكن إنجاز الأعمال المتكررة بسهولة في العديد من العمليات الصناعية.
وظائف نظام التحكم
يجب أن يكون نظام التحكم قادرًا على إجراء القياس ، ويقارن القيمة المقاسة بالقيمة المطلوبة. يجب أن يكون نظام التحكم قادرًا على حساب الفرق بين القيمة المطلوبة والقيمة المقاسة. لذلك ، أثناء مقارنة الصمام المقاس والقيمة المرغوبة ، إذا لم تكن القيمة المقاسة قريبة من القيمة المرغوبة ، فيجب إجراء التصحيح وكل هذه الوظائف الرئيسية لنظام التحكم.