Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제20권4호
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pp.20-26
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1996
Recently, for the speed control of a diesel engine, some methods using the modern control theory such as LQ control technique, or $\textit{H}_{\infty}$control theory etc., have been reported. However, most of speed controlers of a diesel engine ever developed are still using the PID control algorithm. And, as another approach to the speed control of a diesel engine, the authors proposed already a new method to adjust the parameters of the PID controller by a model matching method. In the previous paper, the authors confirmed that the proposed new method is superior to Ziegler & Nichols's method through the analysis of results of the digital simulations under the assumption that the parameters of a diesel engine are known exactly. But, actually, it is very difficult to find out the value of parameters of a diesel engine accurately. And the parameters of a diesel engine are changigng according to the operating condition of a diesel engine. So, in this paper, a method to estimate the parameters of the PID controller for the speed control of a diesel engine by means of the model matching method are proposed. Also, the digital simulations are carried out in cases either with or without measurement noise. And this paper confirms that the proposed method here is superior to Ziegler & Nichols's method through the analysis of the characteristics of indicial responses.
산업공정제어에 지속적으로 널리 사용되는 PID제어기의 최적이득 자동 동조에 관한 새로운 방법을 제안한다. 이 방법은 먼저 제어대상의 계단응답으로부터 모델링된 1차 지연계를 Fade 근사화하고, Ziegler-Nichols의 방법으로 초기값을 정한 후, 최대 오버슈트, 감쇠비, 상승시간, 정정시간을 포함하는 퍼지추론함수를 최대로 하는 PID계수를 구함으로써 제어대상의 특성이나 부동작시간의 변화에도 적응성이 좋다는 장점이 있다
본 논문에서는 잡음과 시간지연이 존재하며 시스템 파라미터가 변하는 비선형 비최소위상 시스템에 적응하는 신경회로망이 결합된 PID구조를 갖는 일반화 최소분산 자기동조제어기를 제안한다. PID구조를 갖는 자기동조는 PID제어기처럼 구조가 간단하고 계통을 정밀하게 제어하는 자기동조 제어기의 특성을 그대로 유지할 수 있다. 일반화 최소분산 자기동조 제어기 파라미터는 비선형 시스템을 선형시스템으로 간주하고 순환최소자승법으로 추정하며 설계계수의 값은 확률근사법인 Robbins-Monro 알고리듬을 이용하여 자동조정하였다. 역전파 학습 알고리듬을 사용하는 신경회로망 제어기는 비선형 부분의 제어를 보상하기 위해 필터된 기준입력과 필터된 플랜트 출력이 같도록 제어값을 출력한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 방법이 시스템의 파라미터가 변하는 비최소위상 시스템에 잘 적응함을 보였다.
본 논문에서는 간편 간접추론방법을 이용한 퍼지 디지털 PID 제어기의 설계 방법을 제안하였다. 제안된 퍼지 제어기는 선형 디지털 PID 제어기에서 유도하였으며, 간편 간접추론을 이용한 퍼지화부, 제어규칙 베이스 및 퍼지화부의 설계방법을 설명하였다. 제안된 퍼지 제어기는 종래의 디지털 PID 제어기를 기초로 설계하였으므로 구조를 이해하기 쉽고, 퍼지입력에 의한 비선형 특성을 가지므로 선형 및 비선형 플랜트에 적응 능력을 가진다. 또한 각 입력변수 별로 간편 간접추론방법을 사용하여 추론하므로 고속 추론이 가능하고, 퍼지규칙의 수가 증가하여도 쉽게 적용 가능하다. 제안된 제어기의 성능을 D. Misir 등이 사용한 선형 및 비선형 플랜트에 모의 실험하여 효용성을 입증하였다.
부품들에 대한 열반응 검증 시스템은 모델링이 없으므로 일반적으로 PID 알고리즘에 의해 제어된다. 그러나 이 알고리즘에 의한 제어는 적절한 제어에 있어서 많은 한계성을 지닌다. 이러한 문제를 해결하기 위해 시스템에 대한 자율 탐색기능을 갖는 퍼지 알고리즘에 기반 된 제어기를 설계한다. 퍼지 입력소속함수가 설정된 안정영역에 기반 되어 적응되고, 규칙기반이 시스템 반응에 기초되어 변환된다. 추론과 비퍼지화를 통해 계산된 출력값이 시스템 동작에 알맞은 값으로 변환된다. 이러한 조절을 통해 시스템이 불안정 영역으로 이동하는 것을 최소화시킨다.
In the study, simulation result was studied by connecting PID controller in series to the established Neural Networks Controller. Neural Network model is composed of two layers to evaluate tracking performance improvement. The reqular dynamic characteristics was also studied for the expected error to be minimized by using Widrow-Hoff delta rule. As a result of the study, We identified that tracking performance inprovement was developed more in case of connecting PID than Neural Network Contoller and that tracking plant parameter in 251 sample was approached rapidly case of time variable.
Disturbance Accommodating Attitude control logic for 3-axis stabilized spacecraft is designed and compared with PIID control logic. PID controller provide the zero steady error for constant disturbances. PIID controller detect and cancel disturbances upto the ramp input. PID control logic is designed as the main control logic. We designed the disturbance observer to detect the effect of disturbance using the sinusoidal function. The detected disturbance are compensated by the additional control logic. The comparison simulation is conducted between PIID and PIID with DAC. The simulation results show that PIID with DAC shows the better attitude pointing accuracy.
본 논문에서는 포 서보시스템에 대한 여러가지 제어기의 성능을 비교, 검토하였다. 사용된 제어기는 PID형제어기, LQ 추적자, LQG형 제어기, 적응제어기로 이들의 성능을 시뮬레이션을 통하여 비교하고 구현가능한 제어기를 제안하였다. 또한 외란의 영향을 줄일 수 있는 방법도 제시하였다.
본 논문은 유전 알고리즘과 신경망을 이용하여 PID 제어기의 최적의 파라메터를 추출하는데 있다. 유전 알고리즘에 의한 제어는 off-line 동작으로서 외란이나 부하변동에 약한 면을 가지고 있다. 따라서 신경망을 제어기에 추가하여 on-line화하여 다음과 같이 개선하고자 한다. 첫째, 신경망의 순방향 동작에서 유전 알고리즘에 의해 적합한 PID 파라메터를 찾아 세대수의 증가에 따른 최적의 출력조건을 설정하고 둘째 신경망의 학습능력을 이용하여 역전파 학습에 의한 파라메터를 수정하여 외란이나 다양한 부하 변동에 대한 적응력을 시뮬레이션으로 나타낸다.
현대 산업현장에서 80%이상 사용되는 PID(proportional integral derivative) 제어기는 제어성, 적응성, 제어이득 조정 등의 특정이 있어나 제어 대상에 대한 PID 제어 계수를 경험적 방법인 수동으로 동조해야하는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서 PID제어기의 최적 자동동조를 위한 릴레이 동조 방법을 제안한다. 기존의 한계감도법과 과도응답 법으로 초기계수를 결정하는 방법보다 유연성과 적용성이 높고, 이를 마이크로프로세서(DSP : TMS-320C32)에 적용하여 소프트웨어적으로 릴레이의 기능이 이루어지도록 설계했다. 이는 Ziegler-Nichols 계수조정법이 갖는 적용대상의 제약성을 극복한 방법이며, 릴레이에 의해 출력을 강제 진동시키고 출력의 진폭과 주기를 이용하여 PID 계수를 조정하고, 또 상대안정성의 척도인 위상여유를 고려하므로 시스템의 상대안정성과 견실성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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