عملیاتی كه مربوط به كنترل فرایند باشد اغلب در طبیعت موجود است، چنین كنترل فرایند “طبیعی” می تواند برای هر عملیاتی كه مشخصه های فیزیكی داخلی را كه برای یک سازمان مهم هستند را تنظیم می كند، تعریف شود.
انسانهای نخستین متوجه شدند كه تنظیم بعضی از پارامترهای محیط خارجی آنها، برای بهبود زندگی بسیار ضروری هستند. این تنظیم می توانست به عنوان “كنترل فرآِیند به صورت مصنوعی” یا به صورت ساده تر به عنوان “كنترل فرایند” تعریف شود. این نوع از كنترل فرایند، با بررسی یک پارامتر، مقایسه آن با مقدار مورد نیاز و ایجاد یک اكشن كنترلی برای نزدیک شدن آن پارامتر به مقدار مورد نیاز صورت می پذیرد. یكی از نمونه های اولیه چنین كنترلی استفاده انسان های اولیه از آتش برای تنظیم درجه حرارت محیط اطرافشان بود.
دوره كنترل اتوماتیک فرایند زمانیكه بشر تنظیم كردن اتوماتیک پروسه ها برای تولید محصولات یا مواد فرایندی بهتر را آموخت به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت.
كنترل سیستم ها و اتوماسیون در صنایع از قرن 19 میلادی مورد توجه قرار گرفت. با رشد كمی و كیفی صنایع مختلف ، از سالهای 1950 به بعد رشد و پیشرفت چشمگیری پیدا نمود و توانست نقش بسیار اساسی در پیشرفت صنایع مهندسی داشته باشد.
سیستم های كنترل در عمل معمولا پیچیده می باشند و همین امر ایجاب می نما ید كه این سیستم های پیچیده، مورد تحلیل و مدلسازی ریاضی قرار گیرند. در این عمل اصول ریاضی و قواعد مشابهی برای تجز یه و تحلیل، مدلسازی و طراحی سیستم كنترل برای موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و نحوه بررسی دینامیک سیستم ها و اصول طراحی كم و بیش مشابه می باشد و جالب است كه بدانیم اصول طراحی سیستم كنترل برای یک راكتور شیمیایی یا برج تقطیر مشابهت فراو انی با طراحی سیستم كنترل جنگنده های F-16، جمبوجت بوئینگ 747، اتومبیل های سریع مسابقه ای و بیل مكانیكی جمع آوری زباله دارد.
امروزه با توجه به گسترش و پیچیده گیهای روزافزون صنایع نیاز به فراگیری زمینه های مختلف علم و كنترل و طراحی سیستم های كنترل و برطرف سازی نقایص اینگونه سیستم ها بیش از پیش احساس می شود، چرا كه سیستم های كنترل در كارخانجات به خصوص صنایع شیمیایی همواره با خطرات و مشكلات عدیده ای از نظر ا یمنی دست به گریبان بوده است و این سیستم ها كه در حكم مغز آن واحد ها می باشند، فرآمین مورد نظر را به قسمت های مختلف ارسال می كنند. واكنش های ناشی از این فرامین و یا تغییرات محیطی بوجود آمده در آن بخش را از طریق سیستم دریافت می نمایند تا فرآمین متناسب را جهت رفع تغییرات و برقراری توازن و تعادل در آن قسمت صادر نمایند. دانستن و كاربرد علم كنترل عامل بسیار مهم در دست یابی به بازده بهینه سیستم های دینامیكی می باشد.
روش های متعارف مختلف طراحی سیستم كنترل، معمولا روش های سعی و خطا می باشند، كه در آنها برای استفاده پارامترهای طراحی یک سیستم قابل قبول، روش های مختلف تحلیل، بطور تكراری مورد استفاده قرار می گیرند. نحوه عملكرد قابل قبول سیستم معمولا بر حسب مشخصه های زمانی نظیر زمان صعود، زمان قرار، حداكثر جهش و یا برحسب مشخصه های فركانسی نظیر حد فاز، حد دامنه و پهنای باند بیان می شود. لیكن با این روش، در مورد سیستم هایی با چند ورودی و چند خروجی كه نیازهای
تكنولوژی امروزه را برآورده می نمایند، باید معیارها یا نحوه عملكرد های گوناگونی صادق باشند.
روش جدید و مستقیم طرح چنین سیستمهای پیچیده ای كه كنترل بهینه نامیده می شود، با توسعه كامپیوترهای دیجیتال، امكان پذیر شده است.
هدف سیستم بهینه تعیین سیگنالهای كنترل به طوری است كه در محدودیتها یا قیود فیزیكی صدق كرده و در ضمن نحوه عملكرد یا معیار معینی را حداقل یا حداكثر نماید.
در طرح سیستم های كنترل، هدف نهایی بدست آوردن كنترل كننده ای است كه باعث عملكرد سیستم بطریق مطلوبی شود. معمولا پارمترهای دیگری نظیر وزن، حجم، قیمت و قابلیت اعتماد نیز در طرح كنترل كننده تاثیر داشته و بین مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد و ملاحظات اجرایی باید كم و زیاد نمود. طراح با بهره گرفتن از مشابه سازی، تحلیل ریاضی یا روش های ترسیمی اثرات جاسازی تجهیزات و وسائل فیزیكی مختلف را در سیستم برآورد مینماید.
با روش سعی و خطا، یا یک طرح كنترل كننده قابل قبولی بدست می آیِد و یا طراح نتیجه می گیرد كه مشخصات مورد لزوم نحوه عملكرد، نمی توانند مصداق پیدا كنند.
