آشنایی با گرایش کنترل مهندسی برق در مقطع کارشناسی ارشد

اگر بخواهیم توضیحی دقیق و مختصر از گرایش کنترل ارائه دهیم، باید بگوییم که گرایش کنترل را می‌توان اینگونه تعیریف کرد: «این علم، دانش کنترل متغیرهای اساسی حتی متغیرهای خروجی برطبق رسیدن به شرایط مطلوب می‌باشد». برای درک بهتر دورنمای ذکر شده این مثال را بیان می‌کنیم؛ فرض کنید برای کنترل زمان توقف یک هواپیما روی باند فرود، متغیرهای لازم که باید کنترل شوند شامل مواردی مانند زاویه‌ی پره‌ها، چگونگی باز شدن چرخ‌ها و ... به منظور به حداقل رساندن این زمان می‌شود. اینجاست که علم کنترل وارد عمل می‌شود.

این شاخه‌ از مهندسی برق در پیشرفت سایر علوم نیز نقشی ویژه را ایفا می‌کند؛ به اصطلاح می‌توان گفت که این شاخه پل ارتباطی مابین رشته‌ی مهندسی برق با سایر علوم موجود می‌باشد. گرایش کنترل فارغ از نقش اساسی و مهمی که در هواپیماها و سفینه‌های فضایی و موشک‌ها دارد در سایر زمینه‌های صنعتی و تولیدی نیز نقشی بسیار مهم ایفا می‌کند.

از نقشی که این گرایش در زمینه‌های مختلف علمی و صنعتی و تولیدی دارد می‌توان به سپردن بسیاری از امور تکراری و روتین در تولید برعهده ربات‌ها، افزایش مقدار تولید، افزایش کیفیت و کاهش هزینه‌ی کالاهای تولیدی، کارکرد پربازده‌تر سیستم‌های پویا و ... اشاره نمود. کنترل کردن خروجی‌های سیستم با استفاده از  ورودی‌های و شیوه‌ای از پیش تعیین شده و بوسیله‌ی قسمت‌های گوناگون سیستم کنترل که با توجه به نوع سیستم می‌تواند هرکدام از حالات مکانیکی، الکتریکی و شیمیایی باشد. فیدبک‌ که از مفهوم‌های مهم مطرح شده در مباحث این گرایش می‌باشد که به اندازه‌گیری میزان متغیرهای خروجی سیستم به منظورم تعیین بهترین حالت ورودی‌های سیستم اطلاق می‌شود. بوسیله‌ سیستم‌هایی که دارای کارکرد فیدبک می‌باشد این امکان فراهم شده است که مقدار زیادی از کارها توسط این سیستم‌ها انجام گیرد. از رشته‌های گرایش کنترل می‌توان اتوماسیون صنعتی را نام برد که بر مبنای سیستم‌های دارای قابلیت فیدبک توانسته صنعتی مدرن را به ارمغان بیاورد. بد نیست بدانید که خود شاخه‌ کنترل دارای زیرشاخه‌های دیگری از جمله کنترل مقاوم، کنترل دیجیتالی، کنترل خطی و ... می‌شود.

مهندسی کنترل با سایر رشته‌های مهندسی ارتباطی تنگاتنگ دارد از میان این رشته‌ها می‌توان به مهندسی الکترونیک، کامپیوتر، برق، مکانیک و هوافضا اشاره کرد. بوسیله‌ی تئوری‌های کنترل می‌توان اکثرا مدارهای الکترونیکی را تفسیر نمود. برای بیان دلیل ارتباط رشته‌ی مهندسی کامپیوتر با مهندسی کنترل باید به این نکته اشاره کرد که پیاده‌سازی اکثر موارد تکنیکی گرایش‌ کنترل بوسیله‌ رایانه‌ها انجام می‌پذیرد. در تعداد بسیار زیادی از دانشگاه‌های دروس مهندسی کنترل را استادان مهندسی برق یا مکانیک تدریس می‌نمایند. پیش از آنکه الکترونیک به پیشرفت کنونی دست پیدا کند، سیستم‌های کنترل از طریق پسخورد پنوماتیک و هیدرولیک بوسیله‌ی مهندسان مکانیک ساخته می‌شدند که البته امروزه نیز کاربرد قابل توجهی را دارند. شاخه‌ایی از مهندسی کنترل را کنترل فرایند می‌نامند که وظیفه‌ی آن کنترل فرایند‌های شیمیایی می‌باشد؛ این شاخه از مهندسی کنترل به بررسی و تعیین متغییرهای موجود در فرایند شیمیایی یک خط تولید می‌پردازد. در درس‌های کارشناسی مهندسی شیمی نیز به این مبحث پرداخته شده است. گرایش کنترل از گستردگی قابل توجهی برخوردار می‌باشد و در عرصه‌های جامعه شناسی، مدیریت مال و سایر علوم کاربرد دارد. گرایشی با نام دینامیک پرواز و کنترل مهندسی هوافضا از زیرشاخه‌های مهم مهندسی مکانیک-برق می‌باشد. درس کنترل خطی که در آن افراد با تحلیل حوزه‌ی زمان و فرکانس آشنایی پیدا می‌کنند، اولین درس و نقطه‌ی شروعی می‌‌باشد که دانشجویان مهندسی کنترل با آن دست‌و‌پنجه نرم می‌کنند. بعنوان پیش‌نیاز برای این درس ریاضی لاپلاس و ریاضیات مقدماتی درنظر گرفته شده است. تبدیل z و جبر پیشرفته از ملزومات کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی می‌باشند.

 تاریخچه گرایش کنترل

ابداع‌ ساعت آبی توسط مصری‌ها و یونان‌یان در نزدیک به سه‌قرن پیش از میلاد حضرت مسیح اولین نتیجه‌ی کوشش و سعی انسان‌ها در راستای سیستم‌های کنترلی می‌باشد که بوسیله‌ی اهتمام در درک مفهوم زمان و معین‌ کردن موقعیت خود در طول یک شب و روز انجام گرفت؛ این ساعت‌ها تا قرن ۱۷ نیز کاربرد خود را حفظ کرده بودند. همزمان با این جریانات سیستم‌هایی هم به منظور کنترل سطح روغن موجود در چراغ‌های روشنایی  اختراع شدند. زمینه‌ی برای ساخت سیستم‌های کنترلی پیشرفته و مدرن بوسیله‌ی بوقوع پیوستن انقلاب صنعتی اروپا ابداعاتی مانند بویلرها، کوره‌ها، موتور بخار و ... که در دست گرفتن کامل کنترل آن‌ها بوسیله‌ی سیستم‌های ساده  قدیمی امکان‌پذیر نبود، فراهم گشت. برای اجرایی کردن کنترل خودکار ایرانیان بوسیله‌ی ساخت آسیاب‌های بادی در قرن ۱۷ پس‌از میلاد که در بازه‌ی چهارصد ساله (۱۲۰۰-۱۶۰۰) نیز در اروپا رواج یافت، پیشگام بودند.سیستم‌های سیستم‌های کنترلی به‌کار رفته در این آسیاب شامل دو مورد می‌شد، مورد اول کنترل شیوه‌ی قرار گرفتن خود آسیاب به نحوی که حداکثر میزان بادگیری را شاهد باشیم و مورد دوم کنترل مقدار گندمی که می‌بایست به آسیاب وارد شود که هر دو سیستم بصورتی کاملا اتومات عمل می‌کردند و برای اعمال اثرات خود نیازی به دخالت نیروی انسانی نداشتند.

مهندسی برق در گرایش کنترل چه کارهایی را انجام می‌دهد؟

در ابتدا باید خدمت‌تان عرض نمائیم که این گرایش صرفا محدود به حوزه‌ی مهندسی برق نمی‌شود و در سایر رشته‌ها نیز کاربرد زیادی دارد. اما کاری که یک مهندس کنترل انجام می‌دهد بصورت کلی اینگونه بیان می‌شود که او باید با توجه به وضعیت مطلوبی که از یک سیستم انتظار می‌رود به تنظیم و کنترل ورودی‌ها و خروجی‌های سیستم بپردازد. برای بیان نمونه‌ایی ملموس برای کاربرد مهندسی کنترل در سایر زمینه‌های می‌توان به کارخانه‌ی نورد اشاره کرد که در آن بوسیله دو موتور الکتریکی قطعات آهن بصورتی هم‌شکل و برابر قطعه‌ قطعه می‌شوند. نقش مهندسی برق شاخه‌ی کنترل به اینصورت است که دو موتور الکتریکی به کار رفته در این کارخانه باید چرخشی برابر با هم داشته باشند که این برابری بوسیله‌ی سیستم‌های کنترلی اعمال می‌گردد.

دوره‌ی ۴ ساله کارشناسی مهندسی برق که در دانشگاه‌ها تدریس می‌شود یکی از شاخه‌های رشته فنی و مهندسی می‌با‌شد که به منظور تربیت افرادی برای دیزاین، ساخت، مدیریت، نظارت و نگهداری از سیستم‌ها و تولیدات مرتبط با این رشته می‌باشد. در دوره‌ی کارشناسی مسائل بنیادی و اساسی به دانشجویان آموزش داده می‌شود. پس از اینکه دانشجویان کلیات و اساس مباحث را فراگرفتن می‌توانند در دوره‌ی کارشناسی ارشد می­توانند گرایش‌های متفاوتی مانند کنترل، الکترونیک، مخابرات، بیوالکتریک و ... را برگزینند و بصورت تخصصی در این زمینه‌ها به کسب دانش بپردازند. در گرایش کنترل هدف اصلی دیزاین سیستم‌هایی است که عملکرد دستگاه را در محدوده‌ی مطلوب آن نگه دارند.

بدلیل گستردگی کاربرد مهندسی کنترل، دانشجویان و متخصصان این رشته نیز برای موفقیت در کار خود باید علوم گوناگونی را یاد بگیرند. از ابتدایی‌ترین و اساسی‌ترین این علوم آشنایی با انواع سیستم‌ها، شیوه‌ی کنترل این سیستم‌ها و شبیه‌سازی آن‌ سیستم‌ها می‌باشد. سیستم‌های مذکور می‌توانند اقتصادی، مکانیکی یا برقی و ... باشند. افرادی که در زمینه‌ی کنترل تحصیل می‌کنند باید با شیوه‌های بررسی سیستم‌ها آشنا باشند و اگر از و‌یژگی‌های سیستم مذکور آگاهی داشته باشند می‌توانند سیستم ذکرشده ‌را تجزیه و تحلیل کنند همچنین روش‌های کنترل آن را نیز دریابند. در تکنولوژی‌ صنعتی برق، تقسیم بندی بر حسب ولتاژ صورت می‌گیرد و در ساخت نیروگاه‌ها به منظور اینکه از مبدا که همان نیروگاه است تا مقصد که می‌تواند منازل، کارخانه و ... می‌باشند با افت ولتاژ مواجه نشویم باید برق تولیدی در نیروگاه دارای ولتاژ ۴۰۰ تا ۲۳۰ کیلوولت باشد. حداکثر کاهش ولتاژ از مبدا تا مقصد درحد ۶۳ کیلو ولت می‌باشد.

دروس گرایش کنترل

فارغ از ۵۷ واحد عمومی که معمولا در میان رشته‌های کارشناسی مشترک می‌باشد در این شاخه‌ی بخصوص باید ۲۷ واحد تخصصی را نیز گذراند که مهم‌ترین آن‌ها در ادامه ذکر خواهد شد همچنین دانشجویان می‌توانند ۸ واحد اختیاری را نیز پاس کنند. مهمترین دروس تخصصی این شاخه به شرح زیر می‌باشند:

1)مدرن کنترل: این مبحث به کنترل سیستم‌­های شیمیایی و دارویی می­پردازد سپس سخن از کنترل تمامی سیستم­های واقعی و عمومی این حوزه به میان می­آورد.

۲)ریزپردازند و آزمایشگاه: این واحد در مورد آموزش مکانیزه و همچنبن کنترل فرآیند و هوشمند کردن هم بصورت نظری و هم بصورت عملی می‌باشد.

 ۳)ابزار دقیق و آزمایشگاه: دانشجویان به هر دو صورت تئوری و عملی با تستگرها آشنا می‌شوند.

4)کنترل خطی: شیوه­‌های کنترل فرایند و کنترل سیستم با بهره­‌گیری از فرم‌­های ریاضی.

۵)کنترل دیجیتالی، غیرخطی و آزمایشگاه: آموزش چگونگی بهره‌گرفتن از رایانه به منظور کنترل فرایند.

6)کنترل صنعتی: شیوه­ی عمل سیستم­‌هایی که در کنترل خطی مورد استفاده قرار می­‌گیرند که البته اکثر سیستم‌­های فیزیکی مانند هیدرولیک و نوماتیک را مورد وارسی قرار می‌­دهد.

دروس گرایش کنترل

دروس عمومی رشته مهندسی برق گرایش کنترل

دروس پایه رشته مهندسی برق گرایش کنترل

دروس اصلی رشته مهندسی برق گرایش کنترل

دروس تخصصی الزامی رشته مهندسی برق گرایش کنترل

دروس کارشناسی ارشد مهندسی کنترل

دروس تخصصی الزامی

دروس تخصصی انتخابی (دو درس)

دروس تخصصی اختیاری (انتخاب 4 درس)
اتوماسیون صنعتی

سیستم‌های کنترل

مهندسی سیستم

دانشگاه های ارائه دهنده گرایش کنترل

کاربرد در صنعت، میزان درآمد و بازار کار این گرایش

پنج مهارت وجود دارد که کلیه‌ی فارغ‌التحصیلان ‌رشته‌ی مهندسی برق-کنترل آن‌ها را دارا می‌باشند:

1)بدست­آوردن مهارت متناسب به منظور شناخت، استفاده، کارکرد و نحوه­ی مراقبت از سیستم‌­ها و اجرای پروژه همزمان با کنترل آن

۲)تحقیق و توسعه‌ی دانش خود در مورد فناوری‌های نوین و وارسی آن‌ها به منظور در دیزان و گسترش و خلاقیت در پروژه‌ها

3)مشارکت در پروژه­های صنعتی، تحقیق و وارسی ­های فنی در عرصه‌­ی تخصصی مربوط به رشته‌­ی خود

۴)بدست‌آوردن مهارت لازم و کافی به منظورم دیزاین و همچنین تجزیه‌وتحلیل سیستم‌های دیجیتال

5)ایجاد و تکمیل گزارش فنی

بصورت کلی اگر بخواهیم بیان کنیم حقوق این مهندسان مابین حدود ۱ تا ۴ میلیون تومان می‌باشد. این تنوع در میزان دریافتی افراد بدلیل احتمال استخدامی در بخش‌های خصوصی می‌باشد. زیرا برخلاف بعضی رشته‌ها که صرفا توسط دولت با حقوق مشخص امکان استخدام دارند این رشته قابلیت کار در مراکز دیگر را نیز دارد که در این مراکز با توجه به مدرک، سابقه‌ی کار و ... میزان متناسبی از حقوق را پرداخت می‌نمایند.

گرایش کنترل مهندسی برق با عملکرد مناسب و پربازده یک دستگاه برقی سروکار دارد به همین دلیل می‌تواند از رشته‌های جذاب در زمینه‌ی ساخت وسایل برقی باشد که عرصه را برای خلاقیت افراد فراهم می‌کند. از لحاظی که این گرایش از گرایشات عملی، اجرایی و خلاقانه می‌باشد تحصیل و کار در این زمینه جذاب است اما به این دلیل که یک پل ارتباطی میان بسیار از رشته‌های فنی و مهندسی می‌باشد هم از بعد مطالعاتی بسیار سنگین و فرسایشگر است و هم از لحاظ هوشی میزان بالایی را مطالبه می‌نماید. برای موفقیت در این رشته باید فارغ‌التحصیلان توانایی یک دیزاین مناسب و استفاده‌ی بهینه و درست از شاخص‌های مختلف را به منظور کنترل و ساخت دستگاه‌ها داشته باشند.

از لحاظ بازار کار وضعیتی مطلوبی را برای این رشته شاهدیم. همچنین از لحاظ بازار کار در آینده نیز باید توجه داشت بدلیل اینکه روزبه‌روز روند مکانیزاسیون در زندگی ما گسترش پیدا می‌کند در نتیجه احتیاج به مهندسین از جمله مهندسین کنترل نیز بیشتر می‌گردد. اگر فرایند‌های انجام گرفته در یک کارخانه به روشی سنتی انجام گیرد دیر یا زود باید مسئولان‌ به فکر نوین‌ کردن تجهیزات باشند و اگر نوین‌سازی نیز صورت پذیرد، نگهداری از تجهیزات امری مهم می‌باشد؛ بهرصورت در هردو حالت ما به مهندسین کنترل نیاز خواهیم داشت.