터빈 바이패스 밸브는 발전소의 사고시 발전기가 계통으로부터 분리될 때 터빈을 보호하기 위해 고온고압 에너지를 가진 증기를 안전하게 바이패스하여 발전소 신뢰도를 향상시키는 주요설비로써 신속하고 안전하게 제어가 되어야 한다. 이를 위해 증기온도 제어에 관측기를 가진 상태변수 제어기 등 고급제어가 사용되며 하동화력 시뮬레이터에 사용되는 터빈 바이패스 밸브제어의 개발과정을 서술한다. 디지털제어의 개발은 우선 제어모듈을 분석한 후 각 기능별 제어모듈을 개발하여 충분히 시험한 수 이것을 이용하여 제어로직을 모델링한다. 제어 모델링이 완료되면 발전소 다아나믹 모델과 연계를 위해 각 변수의 이출력(I/O)을 설정한다. I/O에 의해 제어로직과 발전소의 다이나믹 모델을 접속한 후 최종 튠닝(Turning)을 통하여 개발을 마무리하게 된다. 터빈 바이패스 밸브 바이패스 제어의 개발 의의를 살펴보면 각종 제어기능에 따른 모듈의 개발과 이의 적용을 통해서 실제 제어로직의 설계가 가능하며 또한 동적모델과 연계한 시뮬레이션을 통해 정확도를 높일 뿐만 아니라 확장된 제어의 개발도 가능하게 된다.
국산 개발 분산 제어시스템의 발전 설비에의 적용을 위해서는 시뮬레이터를 이용한 제어 시스템의 기능 및 신뢰성 등의 검증이 요구되어진다. 본 논문에서는 제어시스템 검증용 시뮬레이터를 개발하는데 있어서, 제어 모델 중 기동 초기와 급격한 부하 변동시 활용되어지는 터빈 바이패스 계통의 제어 로직을 구현하고, 발전소 모델과의 연계를 통한 시뮬레이션을 통해 구현한 제어 로직의 효용성을 보인다.
본 연구의 주요 목적은 자동 쌀 진공포장기의 3차원 기능적 가상시작기 모델을 개발하여 포장기의 구동시스템을 설계하고 개발하고자 하였다. 개발한 3차원 가상시작기는 주로 압축판부, 테이프부착부 및 진동판부로 구성되었다. 가상시작기의 민감도 분석을 수행하기 위해 제품포대의 두께변수를 이용하여 3차원 가상시작기를 파라미터화하였다 자동 진공포장기의 최대 처리능력 6포/분, 포대규격: 45cm${\times}$35cm을 충족하기 위해 각 주요부를 구동하는 모터 작동제어로직(motion control function)을 적절하게 설계하였다. 설계한 작동제어로직에 의하여 각 모터를 구동할 때 필요로 하는 적정 동력은 각각 100W, 25W 및 90W로 결정하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 자동 진공포장기의 실제 시작기를 제조한 후 설계한 작동제어로직을 각 구동모터에 적용하여 시뮬레이션의 결과를 검증하였다. 개발한 3차원 가상시작기 모델을 시뮬레이션하여 선정한 모터들은 각 주요부를 원활하게 구동할 수 있었다. 제안한 작동제어로직은 주요부의 요구된 작동 시권스를 만족시켰으며 이때 자동진공포장기의 처리능력은 6.7 포/분이었다. 개발한 자동 쌀 진공포장기의 포장성공률은 92.6%이었다.
발전소 유닛마스터제어(UMC)용 시뮬레이터는 국내 및 해외에서 운전원 훈련 목적으로 개발되어 왔다. 일반적으로 UMC 시뮬레이터는 발전소 건설 마지막에 구축되는데, UMC 로직은 발전설비 내에 있는 많은 신호들 간의 간섭사항들을 사전에 확인하기 위해 시뮬레이션이 필수적으로 필요하지만 공정 일정 차이로 인하여 플랜트 로직 설계자나 시운전 엔지니어들이 UMC 로직을 시뮬레이션 하기는 쉽지 않다. 이러한 배경으로 본 논문에서는 발전소 로직 설계자와 운전원들이 매틀랩에서 제공하는 시뮬링크 환경에서 손쉽게 구현할 수 있는 시뮬레이션 방법을 제안한다. UMC의 핵심기능이 수학적 분석과 기능 블록 조합이 기본으로 구성된 독특한 시뮬레이션 알고리즘을 통해 구현된다. 또한, 로직 내 설비 목표값 제어를 위해 정수기반 구성도가 제안된다. 이러한 시뮬레이션 기법들을 통해 부하 분배, 상 하한치 제한, 주파수 보상 등의 기능들이 시뮬링크 내에서 성공적으로 구현될 수 있음을 보이고, 결과적으로 우리는 UMC 로직을 플랜트 시뮬레이터 없이도 시뮬링크에서 구현할 수 있음을 보인다. 본 논문에서 제시한 다양한 시뮬레이션 기법들은 발전소 건설 기간 중 플랜트 로직 설계자 또는 시운전 엔지니어들을 위한 시뮬링크 기반의 시뮬레이션 설계 관련한 양질의 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
발전소 운전원 훈련용 시슈레이터 개발시 제어로직과 MMI(Man Machine Interface)의 화면개발은 많은 인력과 시간이 수반되는 일이지만 일일이 코딩을 하여만 실제 제어기능을 구현할 수 있다. 하동화력발전소 운전원 훈련용 시뮬레이터에서는 제어시스템 개발의 생산성과 신뢰도를 향상시키기 위해 번역기를 개발하여 현장에서 사용중인 제어파일을 일시에 번역하여 시뮬레이터에 적용하는 방법을 적용하고 있다. 이 논문에서는 하동화력 DCS인 Siemens Control에 적합한 제어 번역기의 개발과정을 서술한다. 번역기를 통한 제어시스템의 모델링 방법은 첨단제어 시스템의 기존 기능을 그대로 유지할 수가 있게 되어 제어기술자의 훈련 및 제어로직 개발 그리고 분석이 가능하며, 이를 통하여 운전원 훈련효과를 제고할 수 있고 실제 제어시스템과 완벽한 호환성을 유지함으로써 시뮬레이터의 정확성을 보증할 수 있게 된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1246-1253
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2009
논문은 서보계에 퍼지제어를 위하여 퍼지 $\alpha$-레벨 집합 분해에 기초하한 퍼지추론 계산식이 유도 되었다. 유도한 계산식에 기초한 PI+PD형 퍼지 제어기는 퍼지 추론에서 비퍼지화까지 일체형으로 구성되어 PWM 조작량 u를 발생하는 퍼지 로직 회로가 제안되었다. 시뮬레이션에 의해 퍼지추론의 $\alpha$-레벨의 효과가 검토되어 직류 서보계의 퍼지제어에서 $\alpha$-레벨 양자화수는 4단계이면 충분한 것을 알 수 있다. 제안한 하드웨어 퍼지제어기는 직류 서보계의 위치제어에 시뮬레이션과 실험이 성공적으로 행할 수 있었다.
조향계 엔지니어들에게 전동 조향 시스템의 시뮬레이션 및 분석을 위한 새로운 방식의 소프트웨어를 소개한다. 이 소프트웨어 MSAS는 전동 조향 시스템의 시뮬레이션, 분석 및 종합 기능을 제공하며, 기본적으로 조향계 모델과 차량모델 및 제어로직에 기초한다. 부품 공급회사들은 제어로직을 블랙박스 형태로 제공하기 때문에 이 소프트웨어는 로직 설계자의 의도에 따라 블랙박스 형태이든지 또는 화이트박스 형태이든지 모두 사용가능하다. 또한 이 소프트웨어는 공급회사들의 에스함수 제어로직 및 RMDPS와 함께 통합될 수 있다.
본 논문에서는 퍼지 로직을 이용하여 ATM 망의 ABR(Available Bit Rate) 트래픽 제어를 위한 효과적이고, 안정적인 피드백 제어 알고리즘을 제안한다. 기존 알고리즘들의 단점을 보완하면서, 망 내의 상황이 변하더라도 자가 학습 기능(self-learning capability)을 이용하여 파라미터 값들을 상황에 맞게 변화시키는 퍼지 로직을 이용한 새로운 제어알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 Projection algorithm을 이용하여, 과거의 데이터로부터 다음 순간의 ABR 버퍼의 크기를 예측하며 퍼지 제어기의 출력 함수 파라미터들은 성능함수를 최소화하도록 학습된다. 제안된 알고리즘은 안정성(stability)이 보장되며, Upstream bottleneck 환경등의 특수하고, 제한된 상태에서도, 요구되는 QoS와 max-min fairness가 만족되고, 링트 효율을 극대화 할 수 있음을 시뮬레이션을 통하여 입증한다.
본 연구에서 대상으로 삼은 직렬 하이브리드 시스템은 무인기용으로 왕복엔진, 발전기, 배터리를 주 동력원으로 사용한다. 발전기는 왕복엔진의 구동축에 직결되며, 왕복엔진-발전기 세트의 운용 특성은 지상통합시험을 통해 확인하였다. 본 연구에서는 해당 시험 결과를 바탕으로 왕복엔진-발전기 출력과 배터리 출력을 효율적으로 사용하기 위한 제어로직을 제시하였고, 로직에 따른 왕복엔진-발전기와 배터리의 출력 변동은 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 그 결과, 발전기 출력은 제시된 제어로직에 의해 배터리 출력과 함께 추진요구전력을 공급함을 확인하였다.
국산 개발 분산 제어시스템의 발전 설비에의 적용을 위해서는 시뮬레이터를 이용한 제어 시스템의 기능 및 신뢰성 등의 검증이 선행되어야만 한다. 본 논문에서는 제어 시스템 검증용 시뮬레이터를 개발하는데 있어서, 제어 모델 중 발전소 기동 초기에 보일러 압력을 조절하고, 정상 운전 중 보일러의 과대 압력 상승을 방지하기 위해 보일러에서 발생한 증기를 복수기로 방출하는 터빈 바이패스 계통의 제어 모델을 개발하였다. 제어 모델 개발을 위해, 통합 시뮬레이션 개발 환경에서 활용가능한 제어 로직 구현 툴을 개발하였다. 또한 개발한 툴의 기능은 개별 기능 블럭의 설계 사양에 기반한 시뮬레이션에 의해 검증을 하였으며, 개발한 툴을 이용하여 고압 터빈 바이패스 계통의 압력 제어 로직을 구현하였다. 500 MW급 표준 석탄화력 발전소 공정 모델과 보일러 제어 모델, 터빈 제어 모델 등 타 계통의 제어 모델과의 연계를 통한 통합 시뮬레이션을 통해 개발한 제어 모델의 효용성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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