A szabályozások történetéről
Az utolsó oldal szerint is lezárhatatlan és folyamatosan fejlődő, terjeszkedő rendszer-ismerkedésünk végére csatolunk egy rövid történeti összefoglalót.
A szabályozástechnika napjainkban is dinamikusan fejlődik. Az újabb eszközök és technikák újabb elméleti kérdéseket vetnek fel, és újszerű alkalmazásokat tesznek lehetővé. A negatív visszacsatolás alkalmazása nem új elv, már az ókori görögök is alkalmazták. Visszatekintve a szabályozástechnika fejlődésének történetére néhány tendenciát figyelhetünk meg.
A negatív visszacsatolás alkalmazása mérnöki feladatok megoldásához kapcsolódik. A szabályozástechnika fejlődése szorosan kötődik azokhoz a gyakorlati feladatokhoz, amelyek az emberiség történetének egy-egy szakaszában megoldásra vártak. A történelem egyes korszakai, amelyek jelentős befolyással voltak a szabályozástechnika fejlődésére
- az ókori görög és arab kultúra (ie. ~300 – iu. ~1200),
- az ipari forradalom kora (1700-as évek, de a kezdetek már 1600 körül),
- a távközlés kezdetei (1910-1945)
- a számítógép megjelenése, az űrkutatás kezdete (1957-)
Ezeket a korszakokat tekintve megállapíthatjuk, hogy az ember kereste először helyét a térben és időben, majd igyekezett környezetét alakítani és életét kényelmesebbé tenni, ehhez hozzájárult az ipari termelés. Ezután a kommunikációt is felhasználva megalapozza helyét, helyzetét a társadalomban, majd igyekszik kapcsolatot teremteni a világmindenséggel.
Már az ókori görögök is használtak különböző automatákat. Az egyik első szabályozási rendszer az alexandriai Ktesibios vízórája volt (ie. 270). A szerkezet úszót használt egy tartály szintjének érzékelésére és állandó értéken tartására. Ha a tartályban a víz szintje lecsökkent, egy szelep nyitott és a tartály újratöltődött. Az állandó szint biztosította a tartályból kifolyó víz mennyiségének állandó értékét. A kifolyó víz egy második tartályt töltött. Ez a tartály az idővel arányosan töltődött. A bizánci Philon (ie. 250) szintén úszós szabályozót használt egy olajlámpa olajszintjének szabályozására. Az alexandriai Heron (iu. 1. század) is hasonló szerkezeteket alkalmazott szintszabályozásra, boradagolásra, templomajtók nyitására, stb.
Az arab mérnökök iu. 800 és 1200 között számos úszós szabályozó szerkezetet használtak. Felfedezték az állásos - ki/be kapcsolással működő – szabályozásokat is.
A mechanikai óraszerkezetek feltalálásával az úszós vízórák elfelejtődtek. A szabályozás elve az ipari forradalom idején talált újabb alkalmazásokra.
Az ipari forradalom korában számos önműködő berendezést fedeztek fel. Ezekben a berendezésekben automatikus szint-, hőmérséklet-, nyomás- és sebességszabályozási feladatokat oldottak meg. Már az 1600-as évektől kezdődően voltak különböző szabályozási alkalmazások (szélmalmok fordulatszámszabályozása, kemencék hőfokszabályozása (Cornelis Drebbel), nyomásszabályozás (Papin), stb.) Az ipari forradalom kezdetét James Watt gőzgépének felfedezése jelzi (1769). Az első ipari szabályozásnak Watt centrifugálszabályozója tekinthető, amelyet a gőzgép fordulatszámszabályozására alkalmazott. A centrifugálérzékelő helyzete a gőzgép fordulatszámától függ. Az érzékelő a mozgató emelőkaron keresztül állítja a gőzdugattyú helyzetét, befolyásolva a gőzgépbe beáramló gőz mennyiségét és ezáltal a gőzgép fordulatszámát.
Az ipari forradalom után a szabályozástechnika fejlődésében lényeges lépést jelentett előre a szabályozási körök matematikai leírási módszereinek megadása, ami lehetővé tette a szabályozási rendszerek viselkedésének matematikai vizsgálatát.
A szabályozástechnika egy újabb fejezete kezdődött a telefon felfedezésével, és a visszacsatolt műveleti erősítők alkalmazásával az információ továbbításakor fellépő csillapítás kompenzálására.
A második világháború idején számos precizíós szabályozási rendszert dolgoztak ki, automata repülésirányítási rendszereket, radar antenna beállító rendszereket, tengeralattjárók irányító berendezéseit, stb. Ezek a technikák azután később az ipari termelésben is alkalmazást nyertek.
A számítógépek elterjedése új korszakot nyitott a szabályozási rendszerek fejlődésében. A számítógép nemcsak mint külső eszköz jelenik meg, amellyel a tervezés körültekintőbben és könnyebben elvégezhető, hanem valós idejű alkalmazásokban a szabályozási kör részét képezi. A folyamat és a folyamatirányító számítógép perifériákon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, és a szoftver úton minden mintavételezési időpontban kiszámított beavatkozó jel kerül a folyamat bemenetére. A számítógép tehát a szabályozási kör szerves része.
Megjelentek a precizíós feladatokat végző ipari robotok. A robot egy számítógép által vezérelt automatizált gép. A robotokban sokszor emberi tulajdonságokat utánoznak, pl. robot manipulátoroknál a kéz mozgását képezik le. A mozgó robotokat bizonyos intelligenciával igyekeznek felruházni, mint pl. a térben való mozgáskor az akadályok felismerése és elkerülése.
Az űrkutatás újabb kihívást jelent a szabályozási rendszerekkel szemben. Az űrrepülőgépek, mesterséges űrobjektumok pályára állítása, célba juttatása igen pontos, a körülményekhez alkalmazkodni tudó, tanuló szabályozási rendszereket igényel, amelyeknél rendkívül fontos a biztonságos működés.
Ma a különböző szabályozási rendszerek megvalósításakor a szabályozási elvek, a számítógép és a kommunikációs rendszerek (Internet) együttes alkalmazásával és kölcsönhatásával kell számolni (CCC: Control, Computers, Communication). Az új technikai lehetőségek új irányítási alkalmazási lehetőségekre irányítják a figyelmet. Az új miniatürizált érzékelő és beavatkozó szervek megjelenésével új távlatok nyílnak meg az irányítástechnikában. Az ipari termelési folyamatokban megjelentek az elosztott irányítási rendszerek; számos térben elosztott irányítási rendszer működik összehangoltan biztosítva a magasszintű termelést. Ezek a rendszerek egymással kommunikálnak, információt cserélnek, parancsokat továbbítanak és hajtanak végre összehangoltan. Megjelentek az ilyen szintű működést biztosító hardver és szoftver elemek (PLC-k, profibus, TCP/IP, ipari hálózati szabványok, stb.).
A szabályozáselmélet a szabályozási rendszerek felépítésével, analízisével és szintézisével foglalkozik.
A szabályozáselmélet klasszikus korszaka (~1960-ig) megadta a negatív visszacsatoláson alapuló szabályozások működésének, analízisének és szintézisének alapelveit.
A szabályozáselmélet modern korszaka (~1960-1980) az irányítási rendszerek állapotváltozós leírására és ezen alapuló tervezési módszerekre fektetett hangsúlyt.
Ma a robusztus, a paraméterváltozásokra kevésbé érzékeny, megbízható szabályozások tervezése került előtérbe. A nemlineáris rendszerek irányítása, a környezet változásait felismerő, azokhoz alkalmazkodó intelligens, tanuló rendszerek, a hálózati összekapcsolást messzemenően felhasználó irányítási rendszerek alkalmazása újabb távlatokat nyit a szabályozástechnikában.