정량적 궤환이론(Quantitative Feedback Theory : QFT)은 플랜트 불확실성과 외란에도 불구하고 요구된 시스템의 제어성능을 성취하기 위해서 궤환의 사용을 강조하는 매우 실제적인 설계기법이다. 이 QFT의 루프형성과정은 요구된 경계조건이 만족될 때까지 강인한 제어기를 설계하는 것을 허용한다. 본 논문에서는 QFT의 루프형성을 이용한 PID 제어기의 최적 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 QFT 경계조건에 의해 얻어진 2차원의 시스템 행렬과 출력 벡터를 재배열하는 것으로부터 전개된 선형 연립방정식으로부터 PID 제어기의 파라미터 벡터를 식별하는 방식이다. 제안된 방법의 유용성은 터빈의 속도제어 문제에 의해 검증하였다.
정밀한 서보기술에 바탕을 두고 있는 산업용 로봇 팔은 기계적인 강성도와 서보기구들로 인하여 정확한 제어가 가능하다 그러나 로봇팔은 동작중비 관성모멘트의 변화와 기하학적인 구조로 인하여 비선형적인 시스템이다. 특히 관성모멘트의 변화는 로봇팔의 회전속도와 로봇팔이 이동시키는 대상물의 무게 등에 따라 관성모멘트는 변할 수 있다. 이로 인하여 관성모멘트의 변화에 따라 로봇팔의 정확한 위치제어가 힘들어진다. 따라서 본 논문에서는 관성모멘트의 변화에도 불구하고 강인한 응답특성을 나타내는 제어기의 설계가 요구된다. 일반적으로 PID .제어기는 설계의 용이성으로 산업현장에서 널리 사용된다. 그러나 PIB 제어기의 각 계수값을 설정하는데 많은 어려움이 발생한다. 따라서 본 논문에서는 PID 제어기의 각 계수 값을 퍼지알고리즘을 이용하여 자동으로 설계할 수 있는 자기동조 PID 제어기를 설계한다.
In this paper, we consider methods of robust stabilization of the interval plant with a PID controller. Suppose that we know apriori a sign of the coefficients of the numerator of the PID controller. Under this condition, it sufficies to make eight polynomials stable for robust stabilization of the interval plant with a minimum phase PID controller. In addition, with a nonminimum phase PID controller, it suffices to make different eight polynomials stable. Especially, with the nonminimum phase PID controller it is shown that stabilization of eight plants is necessary and sufficient for robust stabilization of the interval plants.
본 논문은 생체시스템의 인공면역시스템을 이용한 Immunized PID 제어기를 구성하였으며, 상층부위에 제동시스템이 부착된 다층 건축물의 진동제어에 적용하였다. 인공면역시스템은 인체가 외부로부터 침투하는 바이러스, 병원균 등으로부터 보호하기 위하여 내부의 항체들이 이를 극복하기 위하여 행동하는 현상을 모델링한 것으로써 외란입력에 대한 적응성 및 강인한 응답특성을 가지고 있다. 본 논문에서 설계된 제어시스템은 항만의 건축물에 능동제어기로 적용하였으며, 바람이나 지진과 같은 환경적 부하로 인해 발생되는 건축물의 응답변위를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 나타내었다. 그리고, 기존의 진동제어에 널리 이용되는 제어기도 함께 적용하여 제안한 제어기 성능의 우수성을 입증하고자 함과 동시에 인공면역시스템을 응용한 제어기 설계에 대한 비젼도 제시하고자 한다.
연속교반탱크반응기, 담수화 플랜트, 증류탑, pH 중화 프로세스 등을 포함한 많은 산업용 프로세스들은 높은 비선형성과 시변 특성으로 인해 제어가 까다로워 보다 정밀하고 안정된 성능을 가지는 제어기를 설계하려는 많은 노력들이 있어 왔다. 본 논문에서는 기존 연구의 단점을 개선한 CSTR 프로세스의 농도제어용 PID 제어기를 동조하는 문제를 다룬다. 액추에이터 포화 문제를 극복하기 위해 PID 제어기에는 적분기 안티와인드업 피드백 루프가 구성되며, PID 제어기의 파라미터는 전체 제어 프로세스가 만족스러운 설정치 추종 성능을 가지도록 진화연산(EA)에 의해 동조된다. 제안하는 방법은 시뮬레이션을 통해 설정치 추종 성능, 외란 억제 성능과 파라미터 변동에 대한 강인성을 확인한다.
본 논문에서는 유전 알고리즘을 사용하여 PID의 각 계수를 자동적으로 조정함으로써 DC 서보모터의 속도제어에 적용하였다. DC 서보모터는 산업현장 및 로봇분야에 널리 적용되고 있으며 적절한 제어성능을 얻기 위하여 많은 시행착오에 의한 다양한 제어방법이 사용되고 있다. 그러나 산업현장, 플랜트의 변화 및 외란에 강인한 제어알고리즘을 선택하기가 매우 어려우며 많은 시행착오를 통하여 원하는 계수값을 얻어 낼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고 DC 서보모터의 제어성능을 향상시키기 위하여 유전 알고리즘을 적용함으로써 우수한 응답특성을 얻을 수 있었다.
Robust control for DC motor is needed according to the highest precision of industrial automation. However, when a motor control system with PID controller has an effect of load disturbance, it is very difficult to guarantee the robustness of control system. In this paper, PID-Expert hybrid control method for motor control system as a compensation method solving this problem is presented. If PID control system is stable, the Expert controller is idle. if the error hits the boundary of the constraint. the Expert controller begins operation to force the error back to the constraint set. The disturbance effect decrease remarkably, robust speed control of DC motor using PID-Expert Hybrid controller is demonstrated by the simulation.
In this paper we present a new PID controller design method using IMC design. The PID controller is derived based on the ${\infty}$-norm of sensitivity function to guarantee stability and performance robustness. This new PID controller is suitable for the plant with right half plane zeros or with time delay. The Simulation results show that the new method is superior to Ziegler-Nichols, Morari-Zafiriou, Mattezzoni-Rocco methods in respects in overshoot and settling time.
본 논문은 드론 같은 움직임이 불규칙한 환경에서 깨끗하고 안정된 입체영상을 촬영하기 위해서는 드론용 짐벌 시스템 제어 안정화기 설계가 필요하다. 짐벌 시스템은 카메라 모듈을 지지하는 구조와 외부로 부터의 진동을 차단하면서 정확한 각도를 추종하는 센서 등으로 구성된다. 움직임이 불규칙한 촬영장비나, 비행중인 드론에는 매우 다양한 주파수 성분의 진동의 발생으로 인해 안정된 영상물을 촬영하기에 어려움이 많다. 이러한 다양한 주파수 성분의 진동을 제어하기 위해 일반적으로 rolling-pitching-yawing 운동에 대하여 일반적인 PID 제어기를 설계하여 안정적으로 제어하지만, 드론용 짐벌시스템 구조가 변경되거나 시스템 일부 요소가 변경되게 되면 기존에 설계된 PID 제어 파라미터를 재조정을 해야 되는 경우가 빈번하게 있다. 이런 문제점을 개선하기 위해 본 논문에서 제기된 제어 기법인 지적 PID제어를 통하여 움직임과 짐벌시스템의 진동제어를 수행하여 외부 환경의 변화에 강인한 제어기법을 제시하고자 한다.
Robust control for DC motor is needed according to the highest precision of industrial automation. However when a motor control system with PID controller has an effect of load disturbance, it is very difficult to guarantee the robustness of control system. As a compensation method solving this problem, in this paper, PID-supervision hybrid control method for motor control system is presented. If the PID control system (without the supervisory controller) is stable in the sense that the error is inside the constraint set, the supervisory control is idle. If the error hits the boundary of the constraint, the supervisory controller begins operation to force the error back to the constraint set. We prove that the PID-supervision hybrid control system is globally stable in the sense that the error is guaranteed to be within the tolerance limits specified by the system designer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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