The direct-drive servo valve(DDV) is a kind of one-stage valve because the main spool valve is directly driven by the dc motor. Since the DDV structure is simple, it is less expensive, more reliable, and offers a reduced internal leakage and a reduced sensitivity to fluid contamination. The control system of the DDV is highly nonlinear due to a current limiter, a voltage limiter, and the flow-force effect on the spool motion. The shape of the step response of the DDV-control system varies considerably according to the magnitudes of the step input and the load pressure. The system-design requirements mean that the overshoots should be less than 20%, and the errors at 0.02s should be less than 2%, regardless of the reference-step input sizes of 1V and 5V and the load-pressure magnitudes of 0MPa and 20.7MPa. To satisfy the system-design requirements, the PID-controller parameters of $K_c$, $T_i$ and $T_d$, and the derivative-feedback gain of $K_{der}$ are designed using the root locus and manual tuning.
Controlling superheat of indoor units associated with a multi-type heat pump is one of difficult tasks to be addressed. This study suggests a dynamic model of an evaporator based on heat and mass balance. Thermodynamic properties are calculated by a commercial software, Refprop. The model is programmed in MFC Visual C++ for controller interface in real-time mode. The simulation results shows that PI control works for a narrow range of superheat. Beyond the range, the temperature behavior of the refrigerant is quite nonlinear mainly due to phase change. Thus, it is concluded that PI control of superheat has to be supplemented by nonlinear control ideas to avoid saturation and excessive superheat.
The windup phenomenon appears and results in performance degradation such as large overshoot, slow settling time when the integral-proportional (IP) controller output is saturated. An anti-windup IP controller is proposed to improve the control performance for the motor drives. The proposed algorithm is applied to the current control of a vector-controlled induction motor driven by a pulse width modulated(PWM) voltage-source inverter. The integral state is separately controlled corresponding to whether the IP controller output is saturated or not. The experimental results show that the current response has much improved performance such as little overshoot and fast settling time.
A self tuning technique is derived for PID controllers which are widely used in industries. The tuning algorithm is based upon a fuzzy indirect reasoning method and an iterative technique. The fuzzy technique is considered to obtain ease and simplicity of tuning process. The PID gains for the first tuning action are determined by a method which is modified from the Ziegler-Nichols step response method. The first PID gains are determined to obtain a control performance so close to a design performance that the followed tuning process can be made effectively. The design parameters are given as time-domain variables which human is familiar with. The results of simulation studies show that the proped tuning method can produce an effective tuning for arbitaray design performances.
An iterative tuning technique is derived for PID controllers which are widely used in industries. The tuning algorithm is based upon a fuzzy indirect reasoning method and an iterative technique. The PID gains for the first tuning action are determined by a method which is modified from the Ziegler-Nichols step response method. The first PID gains are determined to obtain a control performance so close to a design performance that the following tuning process can be made effectively. The design paramaters are given as time-domain variables which human is familiar with. The results of simulation studies show that the proposed tuning method can produce an effective tuning for arbitrary design performances.
We propose a control scheme to control the indoor zone temperature via variable air volume (VAV) unit. To control the room temperature, state space model of the conditioned zone which is partitioned into nine artificial sectional regions is derived. The nonlinearity of the damper motion and actuator are considered for the practical use in the state space system description. The temperature control of the room temperature is performed by manipulating the degree of openness of the damper in relation to the local room temperature and the supplied air flow rate. In general, since a local temperature in the conditioned zone is measured, it is required to estimate the temperature values in each regions for the precise temperature control. We thus design a state observer to estimate the regional temperature, and use these values in the controller. The overall control system consists of the state observer based state feedback with the integral control. We compared the control results of the proposed scheme with those of cascade proportional and integral (PI) control, and showed that the scheme achieved precise control of the conditioned system.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제22권3호
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pp.320-327
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1998
The purpose of this study is to design the intelligent speed control system for marine diesel engine by combining the Model Matching Method and the Nominal Model Tracking Method. Recently for the speed control of a diesel engine some methods using the advanced control techniques such as LQ control Fuzzy control or H$\infty$ control etc. have been reported. However most of speed controllers of a marine diesel engine developed are still using the PID control algorithm But the performance of a marine diesel engine depends highly on the parameter setting of the PID controllers. The authors proposed already a new method to tune efficiently the PID parameters by the Model Mathcing Method typically taking a marine diesel engine as a non-oscillatory second-order system. It was confirmed that the previously proposed method is superior to Ziegler & Nichols's method through simulations under the assumption that the parameters of a diesel engine are exactly known. But actually it is very difficult to find out the exact model of the diesel engine. Therefore when the model and the actual diesel engine are unmatched as an alternative to enhance the speed control characteristics this paper proposes a Model Refernce Adaptive Speed Control system of a diesel engine in which PID control system for the model of a diesel engine is adopted as the nominal model and a Fuzzy controller is adopted as the adaptive controller, And in the nominal model parameters of a diesel engine are adjusted using the Model Matching Method. it is confirmed that the proposed method gives better performance than the case of using only Model Matching Method through the analysis of the characteristics of indicial responses.
Quad-rotor is one kind of a rotorcraft in Unmanned Aerial Vehicle (UAV), which consists of four rotors in total and fixed-pitch blades located at the four corners. This vehicle is emerging as popular platform for UAV research due to the simplicity of its construction, the ability of hovering and the vertical take-off and landing (VTOL) capability, etc. Because of those specific capabilities, this vehicle can be applied to many fields: search and rescue, mobile sensor networks, fire observation, etc. However a quad-rotor is much affected by the disturbance due to the characteristics of structure. So this vehicle needs attitude control for stabilizing. In this paper, we design the control law for automatic stabilization. The PID controller is used to control a brushless DC motor. And an accelerometer is used to measure the roll and pitch angles of a quad-rotor.
비례-적분-미분(PID) 제어기는 단순한 구조와 넓은 범위의 운전영역에서 견고한 성능으로 인해 산업계에서 널리 사용되고 있다. 그러나 제어대상으로서 AVR(Automatic Voltage Regulator)은 전력 시스템의 파라미터의 변동에 강인하지 않다. 따라서 PID 제어기를 사용하여 AVR 시스템의 안정성과 성능을 향상시키는 것이 필요하다. 본 논문에서는 PSO(Partial Swarm Optimization) 알고리즘을 사용하여 AVR 시스템을 위한 최적 PID 제어기 파라미터를 결정하는 새로운 설계 방법을 제시한다. 제안하는 접근법은 쉬운 구현뿐만 아니라 안정된 수렴 특성 및 양호한 계산 효율과 우수한 특성을 갖는다. 또한, 제안 된 PSO-PID 제어기의 성능을 평가하기 위해 새로운 목적함수를 정의한다. 이 목적함수는 최대백분율 오버슈트와 정정시간이 설계사양으로 주어진 경우 이를 반영하기 위한 것이다. 이를 위해 ITAE 평가함수에 제약 조건을 위반하면 벌점을 부과하도록 하여 PSO 알고리즘이 PID 제어기 파라미터를 탐색할 때 설계사양을 만족하도록 하게 한다. 최종적으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 PSO-PID 제어기는 단자전압 계단응답에 대해 주어진 설계사양을 만족할 뿐만 아니라 다른 유사한 최근의 연구보다 더 우수한 제어 성능을 보임을 확인하였다.
수직 돌풍이 작용하는 비행선의 비선형 방정식을 이용하여 종방향 운동에 대한 동적 반응을 살피고 제어기를 설계하였다. 비행선의 부가 질량과 부가 관성 모멘트는 동적 반응 및 정착시간을 지연시키므로 일반적인 항공기에 비해 매우 느리다. 본 논문에서는 사용된 비행선은 고도 500m에서 1,000m 상공을 순항하며 임무를 수행하기 위한 것으로, 그 고도에서 대기 조건은 바람이나 돌풍에 의해 영향을 받아 매우 불안정하다. 따라서 가상 질량 효과가 두드러지는 수직 평면에 작용하는 수직 돌풍이 비행선에 미치는 영향을 살펴보고, PID-제어기를 사용하여 제어기를 설계하였다. 돌풍이 작용하면 비행선은 평형 상태로 회복하지만, 회복 시간이 매우 오래 걸릴 뿐 아니라 속도에 있어 손실이 발생한다. 따라서 본 논문의 목적은 회복 시간은 빠르게 하는 것과 순항 속도로 되돌아가는 것이다. 제어기에 사용된 피라미터들은 안정 모드 해석으로부터 결정되었으며, 이때 제어 압력은 추력 및 엘리베이터 각이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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