تُعَدُّ هندسة التحكم أحد فروع الهندسة المهمة، وتُستخدم فيها النظريات التي تعتمد على التحكم الآلي، وبما يُساعد في الحصول على أنظمة ديناميكية تتحكم في بيئات معينة. وغالبًا يتم تدريس هذا التخصص ضمن الهندسة الكهربائية والميكانيكية، نظرًا لوجود ارتباط وثيق بينهما. أي نظام يتكون من مدخلات وعمليات ومخرجات، وعلى المهندس أن يكتشف كل مكونات النظام المُراد التحكم فيه باستخدام نماذج رياضية متقدمة.

ما أبرز استخدامات هندسة التحكم؟

تُستخدم هندسة التحكم في تصميم وتصنيع الأجهزة والمعدات بأنواعها، من البسيطة إلى المعقدة جدًا. تشمل تطبيقاتها: الغسالات، الثلاجات، البوتاجازات، الطائرات، المركبات الفضائية، الصواريخ، وغيرها من النظم الذكية.

كيف نشأ علم هندسة التحكم؟

نشأ هذا العلم منذ القدم، حيث تطلب تصميم الآلات أنظمة تحكم بدرجات مختلفة. يُقال إن الساعة المائية في الإسكندرية تُعد من أوائل الآلات المعتمدة على التحكم.

وفي القرنين 17 و18، ظهرت أجهزة مثل منظم الحرارة (ترموستات) وجهاز "دربيل" لتحكم درجة الحرارة. وفي 1788م، طور "جيمس وات" أول محرك بخاري مستخدمًا مبادئ التحكم.

كما أثّرت معادلات ماكسويل في تطور هذا التخصص، وتم لاحقًا تطوير نظريات ونماذج رياضية أسهمت في تصنيع الأقمار الصناعية وأجهزة الاتصالات وتحقيق الطيران الفضائي.

ما هي نظرية التحكم؟

نظرية التحكم (Control Theory) تُعنى بتنظيم سلوك النظم الديناميكية. تُسمى النتيجة المطلوبة "المرجع"، وإذا أردنا الوصول لهذا المرجع نضبط القيم الداخلة للنظام.

تنقسم أنظمة التحكم إلى نوعين:

• أنظمة التحكم المفتوحة: تكون المخرجات غير مرتبطة بردود فعل من النظام. مثال: غلاية مياه تعمل بوقت محدد، بغض النظر عن درجة حرارة الماء.
• أنظمة التحكم المغلقة: تتأثر المخرجات بالمدخلات وتُضبط بناءً عليها. مثال: غلاية كهربائية تفصل تلقائيًا عند وصول الماء إلى درجة الغليان.

ما أبرز فروع هندسة التحكم؟

• التحكم الرقمي: يعتمد على برمجة الحواسيب للتحكم بخطوط الإنتاج والماكينات.
• التحكم الاستشرافي (Moving Horizon Control): طريقة تعتمد على تتبع ومعالجة الدوال الرياضية.
• التحكم المتكيف: يسمح للنظام بالتأقلم مع تغيّرات البيئة مثل تغير كتلة الطائرة أثناء التحليق.
• نظم القيادة: تشمل القيادة الهوائية، الكهربائية، والهيدروليكية.
• التحكم اللاخطي: يعالج النظم التي لا تستجيب بشكل مباشر أو منتظم للمدخلات.
• أنظمة التحكم الضبابي: تُحلل القيم المستمرة بخلاف الأنظمة التقليدية التي تعتمد على القيم المنفصلة.
• نظام التحكم الذكي: يعتمد على الخوارزميات الذكية، والتعلم الآلي، والشبكات العصبية الصناعية.

ما الأماكن التي يمكن أن يعمل بها خريجو تخصص هندسة التحكم؟

يعمل خريجو هندسة التحكم في جهات متنوعة منها:

• شركات الغاز والكهرباء والمياه
• مصانع الغزل والنسيج، والحديد والصلب
• شركات البترول والأجهزة الإلكترونية
• شركات الطيران ومصانع السيارات
• شركات المصاعد الكهربائية والمصانع الغذائية

يُعتبر هذا التخصص من التخصصات الصعبة تقنيًا، لكنه يفتح أبوابًا واسعة للعمل في الداخل والخارج، وغالبًا ما ترتبط الوظائف فيه بمرتبات مجزية ومراكز مرموقة.