الذكاء الصناعي
1. 1 مقدمه تاريخيه :
ان الذكاء الاصطناعي احدث ما ابتكر العقل البشري في العقود الخمس الاخيره من القرن العشرين. فقبل وجود الكمبيوتر أو حتى الالكترونيات والكهرباء حاول الإنسان إيجاد بعض الأشياء لها بعض صفاته . وعلى سبيل المثال في القرون الوسطى يذكر إن البابا سلفيستر الثاني صنع اله قادرة على نطق بعدد معين من الكلمات والاجابه على بعض الاسئله بنعم او لا [1].
أما العرب فقد عملوا بـ" آلالات الحيل " أي الآلات ذاتيه الحركة من القرن التاسع للميلاد وكانت أبرزها الآلات الموسيقية والساعات والنوافير. ويرى الكثير من ذوي الاختصاصات الهندسية الحيل العربية هي السلف المباشرة للكثير من الاجهزه ألحديثه مثل آلات البيع المحاسبية.
ابتدع العالم الانكليزي (تورنج) اختبار للتأكد من ذكاء الاله, بحيث الاختباركان عن وضع الاله في حجره مغلقه تخرج من نهاية طرفيه في ردهة ووضع أنسانا أخر في حجره مغلقه أخرى يتصل هو الأخر بنهاية طرفيه في نفس الردهة ويوجد إنسان أخر ( الحكم ) في الردهة. وهو الذي يتولى الاتصال بالاله ويتولى الحكم وأداء الحوار مع كل من الاله والإنسان لاكتشاف أي الطرفين يتصل بالإنسان دون إن يراهما ويقيس ذكاء الاله وقدرتها على التفكير ولاقى اختبار (تورنج) الكثير من المعارضة لعل أبرزها هو تأثر الاختبار بالحكم. وان كان قد بدا يضع الأساس بدأت فيه أبحاث الذكاء الاصطناعي وذكاء الاله.
1. 2 الذكاء الاصطناعي :
إن الباحث في علم الذكاء الاصطناعي والدارس له يجد إن هذا العلم قائم على أسس متينة. كل ما عليه هو النظر للمراه ليجد مثالا حياَ عن علم النظام الذكي .
يعد الذكاء الاصطناعي من أكثر المجالات نجاحا في الوقت الحاضر حيث خرج من طور البحث الى الاستعمال التجاري واثبت الذكاء الاصطناعي كفائه في مجالات متعددة وأمكن تطبيقها في كثير من التطبيقات التجارية في الشركات والمؤسسات الصناعية وغير الصناعية [1].
1. 2 . 1 تعريف الذكاء الاصطناعي :
هو احد علوم الحاسب الآلي ألحديثه التي تبحث عن أساليب متطورة للقيام بأعمال واستنتاجات تشابه ولو في حدود ضيقه تلك الأسباب التي تنسب لذكاء الإنسان.
1. 2. 2 الذكاء الإنساني:
هو جميع العمليات الذهنية من نبوغ وابتكار ونحكم في الحركة والحواس والعواطف .
أما في نطاق دراسة علم الذكاء الاصطناعي للحاسبات الاليه فيمكن تعريفه في نطاق قدره الإنسان على تطوير الأشياء وتحليل خواصها والخروج باستنتاجات. فهو بذلك يمثل قدره الإنسان على تطوير نموذج ذهني لمجال من مجالات الحياة وتحديد عناصره واستخلاص العلاقات الموجودة بينها ومن ثم استحدث ردود الفعل التي تتناسب مع أحداث ومواقف هذا المجال .
من أهم فوائد هذا النموذج الذهني الذي يستحدثه الإنسان لاشعوريا انه يساعد على حصر الحقائق ذات العلاقة بالموضوع في مجال البحث وتبسيط الخطوات المعقدة التي تتميز بها الصورة الحقيقية .
1. 2. 3 هدف الذكاء الاصطناعي :
يهدف الذكاء الاصطناعي الى قيام الحاسوب بمحاكاة عمليات الذكاء التي تتم داخل العقل البشري بحيث تصبح لدى الحاسوب المقدرة على حل المشكلات واتخاذ القرارات بأسلوب منطقي ومرتب وبنفس طريقه تفكير العقل البشري . وتمثيل البرامج المحاسبة لمجال من مجالات الحياة وتحسين العلاقة الاساسيه بين عناصره .
1. 2. 4 تطبيقات علم الذكاء الاصطناعي:
1: تطبيقات الألعاب Game Playing.
2: تطبيقات مكانه التعليل وإثبات النظريات Automated Reasoning & Theorem Proving
3: تطبيقات الأنظمة الخبيرة (Expert Systems) .
4: تطبيقات تميز الصوت ((Voice recognition
5: تطبيقات الرؤية عن طريق الآلة( Machine Vision).
6: صياغة أداء الإنسان( (Modeling Human Performance.
7: التخطيط و الأتمتة (كالإنسان الآلي).
8: لغات و بيئات للذكاء الاصطناعي Languages & (Environments for A.I).
9: تعليم الالآت ( (Machine Learning.
1. 2. 5 مجالات الذكاء الاصطناعي :
اتجهت أبحاث الذكاء الاصطناعي الى بناء برامج في مجالات محددة كما سبق اليه القول و من هذه المجالات:
النظم الخبيرة او نظم الخبرة .
منظومات اللغات الطبيعية .
البرمجة الآلية .
ادراك الحاسب للكلام .
امكانية الرؤية في الحاسب .
الات الروبوت .
اثبات النظريات.
تعلم الحاسب .
العاب الحاسب .
التطبيقات التجارية في الاعلام المتعدد .
و قد كانت احدى المشاكل الكبرى التي تواجه بناء هذه البرامج الى وقت قريب اضافة الى درجة التعقيد العالية التي تمييز هذه البرامج ، هو حاجتها الى سعة تخزينية عالية . كما ان هذه البرامج كانت تتولى معالجة مشاكل معقدة و مبهمة ما زالت قيد البحث و التطوير . و لذلك فقد تميزت برامج الذكاء الاصطناعي بالميزات و الخصائص التالية :
1. 2. 6 خصائص الذكاء الاصطناعي :
(1) التمثيل الرمزي
كانت هذه البرامج تتعامل مع رموز تعبر عن المعلومات المتوفرة مثل : الجو اليوم حار . و السيارة خالية من الوقود . و احمد في صحة جيدة . و الطعام له رائحة زكية و هو تمثيل يقترب من شكل تمثيل الانسان لمعلوماته في حياته اليومية .
(2) البحث التجريبي
تتوجه برامج الذكاء الاصطناعي نحو مشاكل لا تتوافر لها حلول يمكن ايجادها تبعا لخطوات منطقية محددة . إذ يتبع فيها أسلوب البحث التجريبي كما هو حال الطبيب الذي يقوم بتشخيص المرض للمريض ، فأمام هذا الطبيب عدد من الاحتمالات قبل التوصل إلى التشخيص الدقيق ، و لن يتمكن بمجرد رؤيته للمريض و سماع آهاته من الوصول إلى الحل ، و ينطبق الحال على لاعب الشطرنج ، فان حساب الخطوة التالية يتم بعد بث احتمالات و افتراضات متعددة ، و هذا الأسلوب من البحث التجريبي يحتاج إلى ضرورة توافر سعة تخزين كبيرة في الحاسب ، كما تعتبر سرعة الحاسب من العوامل الهامة لفرض الاحتمالات الكثيرة و دراستها .
( 3) احتضان المعرفة و تمثيلها
لما كان من الخصائص الهامة في برامج الذكاء الاصطناعي استخدام أسلوب التمثيل الرمزي في التعبير عن المعلومات ، و اتباع طرق البحث التجريبي في إيجاد الحلول فان برامج الذكاء الاصطناعي يجب أن تمتلك في بنائها قاعدة كبيرة من المعرفة تحتوي على الربط بين الحالات والنتائج مثل ذلك :
- إذا كان مشغل الأقراص في جهاز الكمبيوتر لا يقرا البيانات المسجلة على القرص .
- و القرص جيد .
- و حاكم تشغيل القرص سليم
- و الكابل بين مشغل القرص و الحاكم سليم .
- فان العطل يكون في مشغل الأقراص نفسه .
و مثال ذلك : - إذا كان الجو غير صحو .
- و درجة الحرارة منخفضة .
- فيجب ارتداء المعطف .
و في هذه الأمثلة يتضح التمثيل الرمزي (الجو غير صحو )، واحتضان المعرفة بمعرفة عطل مشغل الأقراص و بمعرفة وجوب ارتداء العطف
(4) البيانات غير المؤكدة أو غير المكتملة
يجب على البرامج التي تصمم في مجال الذكاء الاصطناعي أن تتمكن من إعطاء حلول إذا كانت البيانات غير مؤكدة أو مكتملة ، و ليس معنى ذلك أن تقوم بإعطاء حلول مهما كانت الحلول خاطئة أم صحيحة ، و إنما يجب لكي تقوم بأدائها الجيد أن تكون قادرة على إعطاء الحلول المقبولة و إلا تصبح قاصرة ، ففي البرامج الطبية إذا ما عرضت حالة من الحالات دون الحصول على نتائج التحليلات الطبية فيجب أن يحتوي البرنامج على القدرة على إعطاء الحلول .
(5) القدرة على التعلم
تعتبر القدرة على التعلم إحدى مميزات السلوك الذكي و سواء أكان التعلم في البشر يتم عن طريق الملاحظة أو الاستفادة من أخطاء الماضي فان برامج الذكاء الاصطناعي يجب أن تعتمد على استراتيجيات لتعلم الآلة .
1. 3 الأنظمة الخبيرة :
الأنظمة الخبيرة هي انظمة صنع قرار ,أو أي أجهزه حاسوبية وبرمجيات لحل المشاكل, وتستطيع أن تصل الى مستوى معين من الأداء تساوي أوحتي تتعدى الخبراء البشريين في بعض الاختصاصات .
ان الانظمه الخبيرة بطبيعتها هي فرع تطبيقي من الذكاء الأصطناعي وهناك عدة تطبيقات على الانظمة الخبيرة ,في التشخيص الطبي ,استكشاف المعادن , وتكوينات الكمبوتر . كما ان الانظمه الخبيرة تنتشر في مجالات تطبيقة معقدة كاداره العقارات, خطط الشركات ,تقيم التحكم الداخلي وتحليل الخطأ .
الفكرة الاساسية وراء النظم الخبيرة بسيطة , فالخبرة تنتقل من الخبراء الى الحاسوب , ويستدعيها مستخدمو الحاسوب كنصيحه معينه عند الحاجه , ويستطيع الحاسوب ان يتوصل الى استخلاصات معينة , وبعد ذلك تنصح الأنظمه الخبيرة الشخص المحتاج الى الاستشارة لاتخاذ القرار المناسب .
وتستخدم الأنظمة الخبيرة الان في الالاف من المنظمات وتخدم العديد من المهام . هذه الامكانات تزود الشركات بانتاجية محسنة وميزات تنافسية هائلة .
1. 3. 1 اهمية الانظمه الخبيرة :
تأتي أهمية هذا النوع من البرامج، من خلال قدرتها على استخلاص الخبرات الانسانية وتخزينها ببرنامج ، يقلد الخبير في عمله بنفس المستوى، والأهمية الأكبر عندما تبدأ الدول النامية بمعرفة ضرورة نقل هذه الخبرات من خلال البرامج على اسطوانات صغيرة وليس من خلال الاستثمار البشري المكلف . وتعتبر النظم الخبيرة هى أحد تطبيقات علم الذكاء الأصطناعىالذى يهدف الى نقل الذكاء البشرى الى نظم الحاسبات عن طريق تصميم البرمجيات و أجهزةالحاسبات التى تحاكى سلوك و تفكير البشر.
1. 3. 2 خواص الانظمة الخبيرة :
- تستخدم أسلوب مقارن للأسلوب البشري في حل المشكلات المعقدة .
- تتعامل مع الفرضيات بشكل متزامن وبدقة وسرعة عالية .
- وجود حل متخصص لكل مشكلة ولكل فئة متجانسة من المشاكل .
- تعمل بمستوى علمي واستشاري ثابت لا تتذبذب .
- يتطلب بناؤها تمثيل كميات هائلة من المعارف الخاصة بمجال معين .
- تعالج البيانات الرمزية غير الرقمية من خلال عمليات التحليل والمقارنة المنطقية .
1. 3. 3 دوافع استخدام النظم الخبيرة :
- لأنها تهدف لمحاكاة الإنسان فكرا وأسلوبا.
- لإثارة أفكار جديدة تؤدي إلى الابتكار.
- لتخليد الخبرة البشرية .
- توفير اكثر من نسخة من النظام تعوض عن الخبراء .
- غياب الشعور بالتعب والملل .
- تقليص الاعتماد على الخبراء البشر.
1. 3. 4 عنصري النظام الخبير :
- اهل الخبره وهم الافراد الذين يقومون اعداد لانظمه وادخالها في الحواسيب ومعالجه الخلل في حاله حدوثه .
- المستفيدون من النظام وهم المدراء أو الاشخاص الذين يستعينون بالنظام للبحث عن حلول لمشكله معينه .
1. 3. 5 مزايا النظام الخبير :
- أن النظام يحتفظ بمعارف متراكمة و يجعلها جاهزة على الفور .
- أن هذة النظم تساعد الموظفين الجدد و حديثي العهد بالمهنة فى بلوغ مستويات عالية من الأنتاجية فى وقت قصير .
- أن وجود هذة النظم يقلل من مشكلات أرتفاع معدل أحلال العمالة الفنية و المهنية .
- أن النظم الخبيرة تكون سهلة الأستخدام بواسطة غير المتخصصين .
1. 4 الاختلاف بين النظم الخبيره والذكاء الصناعي وبين برامج الحاسبه في حل المشاكل :
يختلف النظام الخبير عن البرامج الاعتيادية في الحاسب في أن المعرفة وثيقة الصلة بموضوع معين وأساليب الاستفادة من هذه المعرفة مندمجة مع بعض . في النظام الخبير يبدو نموذج حل المشكلة كقاعدة معرفة قائمة بذاتها بدلا من أن يكون جزءا من البرنامج العام وبهذا يكون بإمكان النظام الخبير إدخال بيانات إلى القائمة الايعازات بطريقة إلى المعرفة المتوفرة من دون الحاجة إلى إعادة البرمجة .وبهذا يمكننا القول أن برنامج الحاسب التقليدي ينظم المعرفة بمستويين هما البيانات ، قاعدة المعرفة ، والسيطرة .
ومن هنا نجد الاختلاف بين النظام الخبير والذكاء الاصطناعي عن برامج الحاسبة التقليدية في حل المسائل التي ليست لها طريقة حل مسبقة :-
· كونها تعمل بالرموز بدلا من الأرقام وبهذا تفتح المجالات الجديدة لمعالجتها بواسطة الحاسبة.
· كونها تتعامل مع اللغات المبنية على المفسر وليس المترجم ، حيثتسمح للتعابير المبنية على المفاهيم الصعبة في اللغات التقليدية . والتعبير عن المشكلة بلغة الذكاء الاصطناعي وهي ، والتي تتحول إلى إجراءات خلال التنفيذ وبهذا لا يكون على المبرمج أن يعرف مسبقا الحل أو النتيجة .
ومن هذا تبين انه ليس كل نظام خبير يستند إلى قاعدة المعرفة هونظام خبير ولكن أن يمتلك القدرة على التفسير والوصول إلى القرارات وطلب معلومات إضافية كما يفعل الإنسان الخبير في عملية التفسير والتحليل والتحري وخاصة في المجالات التي تكون فيها الحقائق كاملة أو غير أكيدة.
الفصل الثاني:
التحكـــــم الآلــــــــي
2. 1 ا لمقدمـــــــــــة
إن العالم شهد منذ امد بعيد تطبيقات لمفهوم نظرية التحكم . ففي عهد البابليين (عام 2100 قبل الميلاد ) اصدر الملك حمورابي بقوانين بلغ عددها 282 قانونا موثقه على الحجارة. لتنظيم العمليات الزراعية عن طريق غلق او فتح قنوات الري . وفي عهد الاغريق (عام 285 قبل الميلاد) تم اختراع ساعه مائيه تعمل أوتوماتيكا عن طريق التحكم لاول مره في التاريخ في مستوى سائل معين بواسطه عوامة وصمام قابل للفتح والغلق.
وفي العصور الحديثه شهدت اوربا في القرن السادس عشرالكثير من عمليات التحكم مثل التحكم في درجه الحراره عن طريق التحكم في مسار الهواء . وفي القرن الثامن عشر تم اختراع طواحين الهواء التي امكن تنظيم عملها .وكان اختراع الماكينات التي تعمل بالبخار (عام 1758م) في المملكه المتحده بدايه لثوره صناعية تعتمد على التحكم في الطاقة بواسطه اشارات ذات طاقه صغيرة مما مهد لظهور نظم التحكم ذات التغذيه العكسية او التغذية الرجعية .
وكان للحرب العالمية الثانية اثر كبير في تطور نظم التحكم الالي في كثير من التطبيقات الكيميائيه والميكانيكيه والكهربية وفي مجال الطيران والبحرية, مما ارسى قواعد جديده لنظم التحكم الحديثة. وفي الوقت نفسه برز الاهتمام باستخدام الحاسبات في توجيه المدفعيه المضاده للطائرات والتحكم في الرادارات والتعرف على الاهداف .
ثم اخذ العالم يتجه في الاونه الاخيره إلى إدخال علوم الاتصالات والتحكم في مختلف مجالات الحياه اليوميه للانسان وذلك لغرض تحسينها وجعلها اكثر رفاهيه وتقدم .
2. 2 المفاهيم الاساسية لمنظومه التحكم الآلي:
2. 2. 1 النظام :
هو عباره عن مجموعه من المكونات المترابطة التي تؤدي او تحقق هدفا ما سواء كانت نمطا صناعيا او سياسيا او خلافه.
2. 2. 2 التحكم :
عباره عن عملية تصحيح مسار النظام كي يمضي في الاتجاه الصحيح، ويعتمد ذلك على مجموعه الاوامر التي تصدر لهذا الغرض. فاذا تم ذلك بغير تدخل الانسان فتعتبر العملية تحكما آليا او تحكما أوتوماتيكيا.أما إذا أديرت العملية بواسطة الانسان فتعتبرتحكما فقط بدون ذكر كلمه “الي” .
2. 2. 3 تعريف نظام التحكم :
ان اي نظام اذا تحقق فيه سريان المعلومات بين عناصره المختلفه وتحليل ومعالجه بعض المعلومات والبيانات لغرض استخدامها عن طريق مسار التغذيه الراجعه المرتده من الخرج الى الدخل يقال عنه نظام تحكم .
2. 2. 4 تعريف منظومه التحكم الآلي :
مجموعه من الاجهزه والمعدات التي ركبت على منشأة هندسيه بطريقه معينه بحيث يمكن التحكم والسيطره على بعض او كل المتغيرات الهامه ففي هذه المنشاء السيطره تتم بطريقه محسوبه بحيث يتحقق الهدف الاساسي الذي صممت من أجله هذه المنظومه.
2. 2. 5 مكونات نظام التحكم :
1: العملية المراد التحكم فيها او نموذج لها .
2: القيود او الحدود او الظروف الخارجية التي يجري العمل في اطارها .
3: دالة الهدف أو جودة الاداء المطلوبة.
4: الطريقه الحسابية أو الاوامر او طرق التحكم التي يجب تنفيذها للوصول بالنموذج الى الهدف في ظل الظروف الخارجيه والقيود.
2. 3 نظامي التحكم :
2. 3. 1 نظام التحكم حلقي ذو دائره مفتوحة. ) OPEN LOOP )
في هذا النظام اشاره الخرج لاتؤثر على اشاره الدخل . فاذا كان المطلوب هو نظام تتبع بحيث تكون الاشاره الخارجه مساويه للاشاره الداخلة, فان جهاز التحكم (ح) يجب ان يقوم بعمل مساو لمعكوس العملية ( ع ) .
عيوب هذا النظام :
ا: أن العملية العكسية عادة ما تكون صعبه التنفيذ او غير قابله للتصنيع .
ب: ان أي اشاره تدخل على العمليه تحت التحكم ع لايمكن التحكم فيها .
وبالتالي فان النظام ككل يتصف بانه نظام تحكم غير دقيق وغير عملي في كثير من التطبيقات.
-
- 2 نظام تحكم حلقي ذو دائره مغلقه( CLOSE LOOP )
في هذا النظام يتم اضافه وسائل لقياس الخرج ومقارنته باشاره الدخل ثم الحصـول على اشـــاره الخطأ عن طريق اشاره تصل الخرج بالـــــــــــدخل وهذه الاشاره تـسمى التغذيــــه الراجعــــه ( FEEDBACK). وعلى اساس اشاره التغذيه الراجعه يتم تصحيح الخطأ .
- 2 نظام تحكم حلقي ذو دائره مغلقه( CLOSE LOOP )
2. 4 مصنفات نظم التحكم
(1) أنظمه مستمرة وأنظمه رقمية :
ألانظمه المستمرة هي تلك التي تكون فيها الاشارات تماثليه أي مستمرة مع الزمن.
اما الانظمه الرقمية فهي تلك التي تكون فيها الاشارات متقطعه مع الزمن.
(2) أنظمه خطية وأنظمة غير خطية :
الانظمه الخطيه هي التي تكون فيها المكونات نظاما خطيا في تعاملها مع الاشارات .ولا تحتوي على تغذيه راجعه .
الانظمه غير الخطية هي التي تكون مكوناتها نظما غير خطية في تعاملها مع الاشارات وتحتوي على تغذيه راجعه.
(3) أنظمه ثابته وأنظمه متغيرة مع الزمن :
وذلك حسب طبيعه مكونات النظام فهي اما تكون مكونات ثابته لا تتغير مع الزمن ،او متغيرة ففي النظم الثابته يحتاج الامر الى مكونات او اجهزه تحكم ثابته، اما في النظم المتغيرة مع الزمن فيحتاج الى اجهزه تحكم متغيرة مع الزمن.
(4) أنظمه عشوائية وأنظمه محدده :
وذلك طبقا لاشاره طبيعه الاوامر. فاذا كان اشارات الاوامر معروفه مسبقا كان النظام محددا ، واذا كانت هذه الاشارات غير معروفه او معروفه بطرق احصائيه كان نظام التحكم نظاما عشوائيا.
2. 5 طـــــرق التحكم :
(1) تحكم موضعين :
هذا النوع شائع الاستعمال وسهل التركيب والتصميم وفيه ييكون للمتحكم قيمتان محتملتان للخرج . ويعتمد هذا على اشارة نسبة الخطأ .والتحكم ذي الموضعين يقوم بالتغذية الكهربائيه على شكل نبضات لأيه عمليه .وهذا يسبب دورات المتحكم فيه .
(2) التحكم العام :
هذا النوع هو حاله خاصه من تحكم الموضعين حيث تكون قيمه الخرج النهائي ثابته متى كانت نسبه الخطأ في مدى المسموح به .اما اذا تغيرت قيمه الخرج النهائي وكانت نسبه الخطا تعدت المدى المسموح به يبدأ التغير في الخرج حتى ترجع نسبه الخطا الى المدى المسموح به . الى ان تثبت قيمه الخرج النهائي عند هذا الحد .
(3) التحكم التناسبي :
في هذا النوع قيمة الخرج لجهاز التحكم ستكون متناسبه طرديا مع الخطأ بين الدخل والتغذية المرتده . كما توجد علاقه ثابته خطية بين قيمه الخرج المتحكم فيه وبين وضع الحكم النهائي .
ويتميز هذا النوع بانه لايوجد فيه أي تاخير زمني بين الدخل والخرج .حيث تكون الاستجابة هنا فورية وسريعة . لذا يستخدم في عمليات التحكم التي تتطلب استجابه سريعه .
(4) التحكم التكاملي :
وفي هذا النوع تتغير قيمه الخرج في المتحكمات طبقا لتكامل نسبه الخطا . أي ان قيمه الخرج تساوي ثابت مضروبه في مساحه منحني الخطا في الفتره الزمنه بين الصفر ولحظه زمنيه ما . وهذا معناه ان التحكمات تاخذ بالاعتبار ليس فقط متجه الخطا اللحظي ولكن القيم السابقه للخطا .
ويستخدم في الحالات التي يفضل فيها ان لا توجد نسبه أي خطا في الخرج مثل دوائر سرعات المحركات الميكانيكية والكهربائيه.
(5) التحكم التفاضلي :
في هذا النوع يتناسب خرج المتحكمات طرديا مع معدل التغير في نسبه الخطا. وهذا النوع يعدل وضع خرج النظام قيد التحكم في حاله تغير الخطا . ويساعد في عملية الاستقرار في النظام الكلي للمتحكم . على هذا الاساس فان هذا النوع لا يستخدم منفردا بل يستخدم مع انواع اخرى .
- 6 اجزاء منظومه التحكم الآلي :
(1) المحكومة :
هي تلك المنشأة الهندسية او العملية التقنية او الماكنة التي يراد التحكم في احد او عدد معين من المتغيرات عند مخرجها وهذه المتغيرات تسمى بمتغيرات التحكم .
والمحكومة يمكن ان تقع تحت تأثير اشاره المنظم وهي اشاره التحكم وهي اشاره محسوبه بقانون معين من قبل المنظم بالاضافه الى انها تحاول تصحيح قيمه متغير التحكم. و يمكن ان تقع تحت تاثير اشاره من تشويش خارجي ويكون ذا اثر غير مرغوب فيه وغالبا ما يكون عشوائيا يتسبب في ان تحيد قيمه متغير التحكم عن القيمه المطلوبه.
(2) عنصر الحس( sensor ) وحلول الاشارة :
لكي تتم مقارنه القيمه الفعلية لمتغير التحكم بالقيمه المطلوبه فانه يلزم قياسها بواسطه جهاز قياس مناسب يحتوي على عنصر حس يتاثر تأثرا ملحوظا بتغيرالقيمه لمتغير التحكم.وفي كثير من الاحوال يحتاج المصمم الى ان يغير نوع الاشاره الخارجيه من عنصر الحس الى نوع اخر (مثلا تحويل الاشارات الميكانيكيه الى كهربائيه ) يتناسب مع طبيعه مكونات المنظومه ولذلك يستخدم ما يسمى بمحول الاشاره transducer وهو عنصر يتوقف تكوينه على نوع الاشارة الداخله اليه والخارجه منه .
و سنذكر بالتفصيل بعض انواع الحساسات .
(3) المنظم :
هو جهاز يعمل بقانون معين يسمى قانون التحكم وهذا القانون يحدد العلاقه التي تربط إشاره الخطأ باشاره التحكم التي يخرجها المنظم. ويعتبر اهم مكونات منظومه التحكم ويحتاج في تصميمه وضبطه إلى عنايه فائقه ودراسه دقيقه،ويشتمل المنظم في كثير من الاحيان على مقارن يقوم بمقارنه القيمه الفعليه لمتغير التحكم بالقيمه المطلوبه التي تغذي المنظم عن طريق ما يسمى بجهاز ضبط الإشاره.
(4) عضو التحكم النهائي :
وهو محرك ( كهربائي – هيدروليكي – هوائي_الخ) مسؤول عن تنفيذ إشاره التحكم والتأثير بها على المحكومه بغرض ضبط وتصحيح قيمه متغير التحكم.
(5) المنظومه المفتوحه والمنظومه المقفله :
المنظومه المفتوحه هي المنظومه التي لا تتوقف اشاره التحكم فيها على القيمه الفعليه لمتغير التحكم اما في المنظومه المقفله فان اشاره التحكم تتوقف بكيفيه او باخرى على القيمه لمتغير التحكم.
(6) التغذيه المرتده :
ان فكره التغذيه المرتده تعتبر الاساس الاول في تصميم منظومات التحكم الآلي .وهذه النظريه تقوم على اساس مقارنه القيمه الفعليه لمتغير التحكم بالقيمه المطلوبه ثم تحديد اشاره تحكم مناسبه تتوقف بكيفيه او بأخرى على قيمه اشاره الخطأ الناتجه من عمليه المقارنه السابقه.
ان نظريه التغذيه المرتده تمثل قاسما مشتركا بين جميع المنظومات الآليه حتى انه لا يطلق على المنظومه اسم منظومه تحكم آلي اذا تواجدت فكره التغذيه المرتده لمتغير التحكم.
(7) التغذيه المرتده السالبه والموجبه :
اذا نتج عن عمليه المقارنه طرح قيمه متغير التحكم من القيمه المطلوبه فان التغذيه المرتده في هذه الحاله تسمى التغذيه المرتده سالبه واذا كانت الاشاره الخارجيه من المقارن تمثل مجموع القيمتين فتسمى التغذيه المرتده موجبه.
وجميع منظومات التحكم الآلي تعمل بنظريه التغذيه المرتده السالبه أي ان المنظومه تعمل على اساس اشاره الخطأ.
(8) المسار الامامي ومسار التغذيه المرتده في المنظومه :
المسار الامامي هو المسار الذي يبدا من اشاره الخطأ الى ان يصل الى متغير التحكم اما مسار التغذيه المرتده فهو المسار العكسي ويبدا من اشاره التحكم الى مدخل المقارن.
(9) داله الهدف :
لكل منظومه من المنظومات التحكم الآلي يوجد هدف معين تعمل على تحقيقه. ويصاغ الهدف في صوره داله رياضيه تسمى داله الهدف objective function)) ويتوقف تصميم المنظومه ومكوناتها على نوع وطبيعه داله الهدف الموضوعه لها.
2. 7 الحســاســـــــات
2. 7. 1 تعريف الحساس :
وهو جهاز يحول المقادير الفيزيائية إلى مقادير كهربائية (حرارة – ضغط – إضاءة - …) والخرج إما جهد أو تيار أو مقاومة .
2. 7. 2 الحاجة إلى الحساسات :
أصبحت الحساسات في وقتنا الحاضر ضرورة أساسية في التطبيقات الصناعية . ويتطلع الصناعيّون اليوم باتجاه قطع مدمجة من تجهيزات الحاسب المتحكم بها . في الماضي , كان العاملون بمكانة العقل لهذه التجهيزات .
حيث كان العامل هو المصدر لكل المعلومات حول عملية المعالجة وكان على العامل أن يعرف فيما إذا كانت هناك قطع متوفرة , أو أي من القطع كانت جاهزة , وهل هي صالحة أم فاسدة , وهل الأدوات في حالة جيدة , وهل مكان التثبيت مفتوح أم مغلق , و هكذا … وبالتالي فإنه كان يتوجب على العامل أن يتحسس المشكلات بنفسه في العملية الإنتاجية .
والآن تستخدم الحواسيب في العديد من المجالات الصناعية التي تستخدم نظام الـ ( PLC ) للتحكم بحركة و تتابع الآلات . حيث أن نظام الـ ( PLC ) أكثر سرعة و دقة في العمل وإنجاز المهام ، وكذلك يقوم على اكتشاف وتفحص عمليات المعالجة بنفسه .
وتستخدم الحساسات الصناعية لتنجز نفس قدرات نظام الـ ( PLC ) .
يمكن أن تستخدم الحساسات البسيطة من قبل نظام الـ ( PLC ) لتختبر فيما إذا كان العنصر موجوداً أو مفقوداً , وكذلك لتقيم حجم العناصر , ولتختبر فيما إذا كان المنتج فارغ أم ممتلئ
إن الحساسات في الحقيقة ، تنجز مهام بسيطة وبكفاءة عالية وبدقة أكبر مما يمكن أن يفعله الأشخاص ، وإن الحساسات أكثر سرعة كما أن الأخطاء المرتكبة فيها تكون قليلة .
وإن تعدد أنواع الحساسات وتعقيدات استخدامها في حل مشاكل التطبيقات ينمو يومياً ، حيث دخلت حساسات جديدة لسد الاحتياجات ، وهناك مجلات مكرسة لمواضيع الحساسات .