Auto - tuning of PID Controllers with IMC Structure

IMC 구조를 갖는 PID 제어기의 자동 동조

  • Cho, Joon-Ho (School of Electronics and Control Engineering, Wonkwang University) ;
  • Hwang, Hyung-Soo (School of Electronics and Control Engineering, Wonkwang University)
  • 조준호 (원광대학교 전자및제어공학부) ;
  • 황형수 (원광대학교 전자및제어공학부)
  • Published : 2009.05.25

Abstract

In this paper, it is proposed that the design of the PID controller with the internal model control structure for improved performance. Internal model was identification that is second-order plus dead time structure using final-value theorem and genetic algorithm The parameters of Controller are determined to minimize IAE(Integral of the Absolute value of the Error) and ITAE(Integral of the Time multiplied by the Absolute value of the Error) of performance index by internal model and numerical method. Simulation examples are given to show the better performance of the proposed method than conventional methods.

본 논문은 성능 향상을 위하여 IMC 제어 구조를 갖는 PID 제어기 설계를 제안했다. 내부 모델은 최종값 정리와 유전자 알고리즘을 이용하여 2차의 지연시간을 갖는 모델로 동정 하였다. 그리고 제어기 파라미터 값은 성능지수 (IAE, ITAE)값이 최소가 되도록 내부 모델과 수치적 계산에 의해서 자동 동조된다. 시뮬레이션을 통하여 다양한 공정에 대하여 본 논문에서 새롭게 제안된 방법이 기존의 방법보다 우수함을 확인 할 수 있었다.

Keywords

References

  1. K.J.Astrom and T.Hagglund, 'Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins', Automatica, vol. 20, no. 5, pp. 645-651,1984 https://doi.org/10.1016/0005-1098(84)90014-1
  2. W.K.Ho, C.C.Hang, W.Wojsznis, and Q.H.Tao, 'Frequency domain approach to self-tuning PID control', Contr.Eng. Practice, vol, 4, no.6, pp.807-813, 1996 https://doi.org/10.1016/0967-0661(96)00071-8
  3. W.K.Ho, O.P.Gan, E.B.Tay, and E.L.Ang, 'Performance and gain and phase margins of well-known PID tuning formulas', IEEE Trans. Contr. Syst. Technol., vol. 4, pp. 473-477, 1996 https://doi.org/10.1109/87.508897
  4. M.Zhuang and D.P.Atherton, 'Automatic tuning of optimum PID controllers', Proc. Inst. Elect. Eng., vol. 140, pt. D, no. 3, pp. 216-224, May 1993 https://doi.org/10.1049/ip-d.1993.0030
  5. Q.G.Wang, T.H.Lee, H.W.Fung, Q.Bi and Y. Zhang, 'PID tuning for improved performance', IEEE Trans. Contro. Syst. Technol., vol. 7, no.4, pp. 457-465, July 1999 https://doi.org/10.1109/87.772161
  6. K.J.Astrom, 'Automatic tuning of PID regulators', Instrument Soc. Amer., 1998
  7. M.. Morari and E.Zafiriou, 'Robust process contrio', Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ. 1989
  8. Z.J. Rivera, M.. Morari and S. Sigurd, 'Internal model control. PID controller design' Industrial Chemistry in Process Design and Development 25(1), 252-265, 1986 https://doi.org/10.1021/i200032a041
  9. Won-Geun Oh, Dong-Kyun Lim and Tae-Kyung Cho, 'Robust PID Controller Design using Sensitivity function', Trans. KIEE.Vol.54P. NO. 3. SEP, 2005
  10. 임동균, 김창현, 서병설, '루프형성기법을 이용한 IMC-PID 제어기 설계,' 대한전자공학회 논문지, 제 42권 SC편 3호, 2005년 5월, pp. 11-16
  11. 조준호, 황형수, '개선된 모델 축소 방법에 의한 범용적 제어기 설계,' 대한전자공학회 논문지, 제 44권 SC편 5호, 2007년 9월, pp. 1-10