Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği – Yıldız Teknik Üniversitesi
Otomatik Kontrol Sistemleri doğanın bir parçasıdır. Bu konudaki en önemli örnek insan vücududur. Pankreasın kan şekerini kontrol etmesi, yükseklere çıkıldıkça adrenalinin kalp atışıyla beraber yükselip hücrelere daha çok oksijen taşınmasını sağlaması insan vücudundaki Otomatik Kontrol Sistemlerinin başlıcalarıdır.
Otomatik Kontrol Sistemlerinin kullanılma fikri eski çağlara kadar dayanmaktadır. En eski kontrol sistemi M.Ö. III. Yüzyılda İskenderiye’de Ktesibios tarafından geliştirilen debi kontrolüdür. Bu yöntem su saatlerindeki debinin kontrolünde kullanılmıştır. Ktesibios’tan sonra Byzantion’lu Filyon, kandillerdeki yağ seviyesinin kontrolü üzerinde çalışmıştır. M.S. I. Yüzyılda İskenderiye’li Heron sabit hızla sıvı akışı regülatörünü geliştirmiştir. Bu sistemde şamandıra ve sifon yardımıyla suyun v sabit hızında akması sağlanmıştır.
Yakın çağlara gelindiğinde Cornelis Drebbel tarafından keşfedilen kuluçka ünitesinin sıcaklığının kontrol sistemi (1620) görülmektedir. Sistemde kullanılan sıcaklık algılayıcısı, içinde alkol ve civa, etrafında ise su dolu bir cam taşıyıcıdan oluşmaktadır. Ateş, kutuyu ve suyu ısıttığında, alkol genleşir ve kol yukarıya hareket ederek damperin bacanın üstüne doğru yaklaşmasını sağlar. Kutu soğuduğu zaman alkol büzüşür, damper kol tarafından aşağıya çekilir ve ateş alevlenir. İstenilen sıcaklık değeri kolun uzunluğu ile ayarlanır.
Hız kontrolüne ait ilk örnek dönen top sarkaçlarının kullanımıyla değirmenler üzerinde uygulanmıştır. Governör adı verilen bu eleman, 1788’de James Watt tarafından buhar makinalarında kullanılmıştır.
Kontrol sistemleri hakkında ilk matematiksel çalışma 1868 yılında J. C. Maxwell tarafından yayınlanan “On Governors” adlı makaledeki kararlılık çalışmasıdır. Bu makalede Maxwell, Governör’ün diferansiyel denklemlerini çıkartıp denge noktası etrafında doğrusallaştırıp, sistem kararlılığının karakteristik denklemin kutuplarının negatif olmasıyla mümkün olacağını göstermiştir. 1877’de E. J. Routh karakteristik denkleme göre kararlılık kriterini geliştirerek ödül almıştır. 1893’te ise Rus matematikçi A. M. Lyapunov, hareketli sistemlerin kararlılığı üzerine çalışmış, lineer olmayan diferansiyel denklemlerle hareketi incelemiştir. Lyapunov’un çalışmaları Durum Değişkenleri yaklaşımının temelini oluşturmaktadır. Fakat bu yaklaşım ancak 1958’de kontrol literatürüne girmiştir.
Bu gelişmeleri 1932’de Nyquist’in frekans döngü cevabından kararlılık analizi ve 1936’da Callendes ve arkadaşları tarafında geliştirilen ilk PID kontrol sistemi izlemiştir.
Uçak kontrolü üzerine çalışan W. R. Evans, 1948’de Kök Yer Eğrileri yöntemini geliştirerek karakteristik denklemde parametre değişimine göre sistem davranışını incelemiştir. 1964’te Bellman ve Kabala tarafından geliştirilen geribesleme kuvvetlendiricisi, geribeslemeli kontrol sistemlerinde önemli bir yere sahiptir.
Otomatik Kontrol Sistemlerine ilişkin gelişmeler günümüzde büyük bir hızla devam etmektedir ve günlük yaşantımızın vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir.
Kaynak: http://www.kom.yildiz.edu.tr/