• Title, Summary, Keyword: 제어

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제어이론 개요

  • 권욱현;이준화
    • ICROS
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    • v.1 no.2
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    • pp.5-13
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    • 1995
  • 본 고에서는 광범위한 제어이론 중에서 특히 전통적인 궤환제어이론에 대하여 개괄적인 내용을 다루었다. 제어이론의 근본적인 문제는 불확실성이 있는 시스템 모델에서 시스템의 목적을 만족하는 제어기를 설계하는 것이다. 시스템의 불확실성을 가정하는 방법과 해결하는 방법에 따라서 다양한 제어이론들이 나타났으며, 또한 시스템의 목적에 따라서 서로 다른 제어이론들이 나타났다. 따라서 어떠한 제어이론도 모든 시스템에 대하여 좋은 제어기를 설계하지는 못하며, 제어이론이 출발한 가정에 맞는 시스템 및 시스템 목적에 맞는 경우에 제어이론은 좋은 제어기를 설계하게 된다. 이러한 제어이론은 최근 발달한 컴퓨터 공학과 결합되어 제어기를 빠르고 정확하게 찾으려는 방향으로 발전하고 있다.

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Design of MR Fulid Dampers for Semi-Active Control (반능동 제어를 위한 MR 유체 댐퍼의 설계)

  • 구자인
    • Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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    • pp.496-500
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    • 2000
  • 대형 구조물의 진동제어를 위하여 MR 유체 댐퍼를 사용한 반능동 제어기법에 대하여 연구하였다. 기존에 많이 사용되고 있는 수동제어기법은 일단 제어장치를 설치한 후에는 구조물에 실제로 작용하고 있는 외부 하중의 현재 특성에 대해서 적절히 반응할 수 없다는 제한을 가지고 있으며, 이를 극복하기 위하여 연구되어온 능동제어기법은 구조물이 진동을 감소시키기 위하여 구조물에 직접적으로 가해지는 커다란 제어력을 요구하며, 이로 인해 경우에 따라서는 불안정한 상태가 유발될 수도 있다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 최근에 Spencer 등은 반능동 제어기법을 제안하였는데, 이는 수동제어장치의 제어특성을 On-Line 으로 조절하는 방식으로서 제어 가능한 수동제어기법으로도 불리운다. 구조물의 진동제어에 필요한 제어력이, 특수한 제어기구에서 발생되는 인위적인 힘이 아니라, 적절한 구조부재에서 발생되는 자연적인 부재력이므로, 무엇보다 강인하고 신뢰할 수 있는 제어기법이며, 이때 제어장치의 구조적 특성을, 측정된 구조물의 응답에 맞추어 적절히 조절함으로써 다양한 외부하중에 대해 보다 효율적인 제어가 이루어질 수 있도록 한 방법이다. 반능동제어를 위한 제어기로서는 Variable Orifice Dampers, Friction Controllable Isolators, Variable Stiffness Devices, Electro-Rheological (ER) Fluid Damper, Magneto-Rheological(MR) Fluid Damper등이 제안되고 있으며, 본 논문에서는 반응속도가 빠르고, 적은 파워만을 요구하며, 커다란 제어력을 낼 수 있는 MR Damper를 사용하여 지진하중을 받는 구조물의 반능동 제어게 대하여 연구하였다. MR Damper의 특성이 비선형이므로 이에 적합한 Sliding Mode Fuzzy Control(SMFC)기법을 사용하였으며 이때 SMFC 의 최적 설계를 위하여 Genetic Algorithm을 적용하였다. 제안된 제어기법의 실제 적용성을 검증하기 위하여 기존이 제어결과와 비교 검토하였으며, 그 결과로부터 MR Damper를 사용한 반능동 제어기법이 구조물의 진동제어에 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.

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사전규정 오차 구속제어를 이용한 강인제어기 설계

  • Han, Seong-Ik
    • ICROS
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    • v.22 no.2
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    • pp.29-33
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    • 2016
  • 본 기술 특집호에서는 최근메 강인제어 분야에서 많이 주목받고 있는 사전규정 오차 구속제어기법들메 대해 기본적인 개념과 각 구속제어 기법들이 특징들을 소개한다. 기존의 제어기법들은 안정도 및 일정한 출력성능은 보장하지만 선정된 제어기 게인 값에 따라 추종성능이 민감하게 변하며 안전을 위한 제약이 없는데 반해 이러한 구속제어는 최소한의 게인 선정으로 오버슈트, 정상오차 등에 대해 사전에 규정한 성능범위를 만족하도록 강제로 구속시켜 출력성능 및 안전성이 동시에 보장되도록 한다. 이러한 구속제어는 오버슈트에 크게 영향을 받는 정밀기기 위치제어, 힘 제어에서 안전성을 확보해주며 외란이나 시스템 불확실성에 매우 강인한 특성을 갖는다. 가장 먼저 연구된 구속제어는 funnel 제어로서 시스템의 동적 모델을 포함하지 않는 비모델 기준 제어기법이다. 추종오차의 초기값이 오차에 대한 사전 구속함수로 구성된 funnel (깔데기) 안에 있으면 항상 사전메 규정된 오차범위 내에 머물도록 funnel 제어기가 작동하며 PD 제어와 구조가 유사하다. 다음으로 tanh 함수와 추종오차 변환을 결합한 방법으로서 전통적인 순환적 (recursive) 제어방법인 backstepping 제어와 결합하는 방법이다. 최종적므로 좀더 단순한 오차변환을 통해 오차에 대한 switching을 이용한 기법은 제어기 구조를 단순하게 만들고 기존의 제어기와 편리하게 결합할 수 있다. 이러한 구속제어 기법들은 또한 미지의 시스템에 특성에 대해 관측기나 지능제어를 이용한 근사함수를 요구하지 않는다. 본 특집호에서는 최근까지 연구된 구속제어에 대한 간단한 이론과 적용 결과들을 제시하기로 한다.

제어봉 중첩수 조절을 통한 축방향 출력분포 제어

  • 김인환;김범년;김대웅;정우태
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.305-310
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    • 1997
  • 국내에 신규로 건설되는 원자력발전소(이하 원전)는 부분강 제어봉을 설치하여 축방향의 출력 분포 제어에 별다른 어려움 없이 운전을 하고 있으나, 일부 가압 경수로형 원전의 경우는 부분강 제어봉이 설치되어 있지 않아 원자로 출력 변동시 출력분포 제어에 어려움이 많다. 기존 원전 경우의 제어봉 운전 방식은 원자로 출력의 균일한 제어를 위해 각 제어봉 뱅크를 순서적으로 운전하고 있으며, 각 뱅크간에는 일정한 수(일반적으로 113 Step) 만큼 중첩하여 운전하고 있다. 출력운전중에는 모든 제어봉을 인출하여 균일한 출력분포를 유지하며 축방향의 출력분포 제어를 위해 제어봉을 조절한다. 출력을 변동하면 제어봉이 원자로내에 삽입하게 되는 데, 먼저 D Bank가 삽입되며 D Bank가 113 Step에 도달하면 C Bank가 삽입되기 시작하는 데, D 130에서부터 C Bank가 삽입되어 제어값을 갖는 D 100 Step 까지는 축방향 출력 제어가 되지 않아 출력 편차가 제한값을 벗어나 출력을 급격히 감소해야 하는 등의 어려움이 있다. 본 연구는 제어봉의 중첩을 조절하여 C Bank를 조기에 노심에 삽입시의 영향을 분석하기 위하여 제어봉값이 출력에 미치는 영향을 예측하고, 제어봉 중첩수를 변경시에 노심에 미치게 될 안전성을 검토하였으며, 그 결과 중첩수를 조절할 경우 축방향 출력 분포를 초기부터 양호하게 제어할 것으로 예측된다.

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OTP(One-Time Password)를 활용한 산업제어시스템 제어명령 무결성 보호방안

  • Lee, Chanyoung;Chung, Manhyun;Min, Byunggil
    • Review of KIISC
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    • v.27 no.2
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    • pp.34-40
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    • 2017
  • 제어시스템(발전시설, 전력시설, 교통시설 등)은 생산성, 가용성, 안전성을 목적으로 다양한 제어기기들로 구성되며, 물리적으로 다양한 위치에 분산되어 운영되고 있다. 그리고 안전성과 가용성을 유지하기 위해 시스템 도입 시 기존 시스템에 영향을 미치지 않는지 검증을 수행 후 시스템을 도입한다. 이러한 이유로 신규 기술의 도입이나, 기기의 변경이 자유롭지 않다. 이와 같은 제어시스템의 특성으로 인해 현재 증가되고 있는 제어시스템 사이버공격에 대한 보안대책 또는 기술들의 적용이 쉽지 않아 사이버공격에 취약한 상황이다. 제어시스템은 상위 시스템의 제어 명령을 통해 하위 제어기기 또는 필드기기를 제어하는 형태로 제어 명령의 무결성 유지가 특히 중요하다. 이는 곧 제어시스템에 환경에 접근한 공격자가 인가되지 않은 장비를 제어시스템에 연결하고, 악성 제어명령을 전송하게 된다면 제어기기는 이를 인지하지 못하고 정지되거나 오작동을 유발 할 수 있다는 것을 의미한다. 본 논문에서는 제어시스템 내 제어명령의 무결성 유지를 위해 임베디드 Add-on 단말을 통해 OTP 값을 생성, 전달, 검증하는 방안을 제안한다. 해당 방안은 상위노드와 하위노드 사이에 Add-on 장치를 두어 상위노드에서 제어명령 발생 시, 제어명령에 OTP값을 통해 캡슐화하고 하위노드로 전달한다. Add-on 장비는 일반 IT시스템과 상이한 제어시스템의 특성에 맞게 고안되었으며 제어시스템 내에 발생되는 제어명령 위변조, 제어명령 재사용 공격 등을 차단 할 수 있다.

관리제어기 설계

  • 조광현;임종태
    • ICROS
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    • v.6 no.3
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    • pp.82-90
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    • 2000
  • 본 논문에서는 관리제어시스템의 사양으로 주어진 언어가 일반적으로 제어불가능이거나 관측불가능인 상황하에서 관리제어기 설계에 대한 문제를 다룬다. 먼저 사양언어가 제어불가능인 겨우 제어가능성의 성질들을 이용하여 사양언어에 근사한 최고 제어가능 부언의 및 최적 닫힘 제어가능 초언어를 유도해내고 이를 바탕으로 관리제어기를 설계한다 그리고 사양언어가 관측불가능인 경우는 관측가능성의 집합연산에 대한 성질들을 이용하여 사양언어에 가장 근사하면서 관측가능인 초언어 및 관측가능성보다 강한 조건인 표준성을 도입하여 관측가능 부언어 등을 유도하고 이를 토대로 관리제어기를 설계힌다 나아가 사양언어가 제어불가능이면서 관측불가능인 경우의 관리제어가 설계에 대해 결과를 확장한다.

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분산 관리제어

  • 김성규;조광현;임종태
    • ICROS
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    • v.6 no.4
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    • pp.28-37
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    • 2000
  • 본 논문에서는 관리제어시스템의 대상인 이산사건시스템을 하나의 전역 관리제어기 (global supervisor)가 아닌 여러 개의 국소 관리제어기(local supervisor)들의 동시수행 (concurrent action)을 통한 분산관리제어에 대해 알아본다. 반적으로 관리제어 대상시스 템 G 의 사양에 대해 관리제어가 설계가능하면 하나의 전역 관리제어기(S)를 설계하여 관리제어시스템의 언어 L(S/G)를 생성할 수 있다. 이에 반하여, 분산 관리제어이론은 주 어진 사양(specification)에 대해 여러 개의 국소 관리제어기(Si) 들의 동시수행(∧Si/G)를 생성함으로써 전역 관리제어기와 동등한 역할 즉 L(S/G)=L(∧Si/G)을 이루고자 하는 데 그 목적이 있다. 리제어 대상시스템 G의 발생가능한 사건들에 관해 제어가능성과 관측가 능성을 고려하여 모든 사건들이 관측가능할 경우와 관측불가능한 사건들이 존재하는 경 우로 구분하여 분산 관리제어시스템의 설계에 대해 알아본다. 또한 관측 불가능한 경우 와 관측불가능한 사건들이 존재하는 경우로 구분하여 분산 관리제어시스템의 설계에 대 해 알아본다. 또한 관측불가능한 사건들이 존재할 때 사양언어(specification language) K 가 여러 개의 국소사양 (local specification)들의 교집합으로 주어진 경우의 국소 분산 관 리제어와 하나의 전역사양(global specification)으로 주어진 경우의 전역 분산 관리제어 로 세분하여 각각의 분산 관리제어결과가 전역 관리제어결과와 서로 같아질 수 있는 조 건에 대해 알아본다

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증류탑의 제어 시스템 설계

  • 양대륙
    • ICROS
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    • v.2 no.1
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    • pp.93-100
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    • 1996
  • 본 논문에서는 증류탑 제어 구조의 선택과 선택된 조작변수를 이용한 조성제어 전략에 대하여 고찰해 보았다. 제어구조 설계시 증류탑의 양끝에서 물질 수지와 에너지 수지제어를 조합해 주는 두 파라미터에 의해, 예상되어지는 제어구조를 동적 구조 변환 기법을 사용하여 쉽게 분석할 수 있으며, Combined balance 방법으로부터 시작하여, 증류탑에 대한 3가지의 새로운 방법을 소개하였다. 제어구조를 결정하는데 ITAE와 같은 닫힌 루프 성능지표에 기초한 최적 combined balance 구조는 multiloop dual 조성 제어에 대해 다른 구조보다 뛰어난 성능을 보이고 있다. 이 방법은 새로운 증류탑의 제어구조를 설계할 때나, 기존의 증류탑 성능을 향상시키는 데에 사용할 수 있다. 이상과 같이 제어구조가 결정된 후 사용할 수 있는 여러 가지 제어전략을 소개하였다. 제어전략의 선택은 사용자의 목적에 따라 적절한 것을 선택하면 되는데, 대부분의 경우는 적당한 제어구조를 Combined balance 구조로서 결정하게 되면 간단한 형태의 전통적 제어기를 사용해도 무방하며 제어구조의 선택이 선행되지 않으면 MPC와 같은 고급 제어전략을 사용하여 상호작용 등에 의하여 생기는 문제를 해결하는 것이 바람직하다.

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$H_{\infty}$ 견실제어기 설계기법 소고

  • 최병욱
    • ICROS
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    • v.1 no.2
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    • pp.21-29
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    • 1995
  • 이 글에서는 H/sub .inf./ 설계법의 장단점에 대해서 알아보았다. H/sub .inf./ 제어기법은 이론적인 연구와 함께 산업응용에 관한 연구도 활발하여, 자동차 제어, 항공우주 제어(고성능 헬리콥터의 비행제어, 비행체의 핏치축 제어, 우주구조물체의 제어), 공정제어(발전소에서의 핵반응로 제어), 및 기계제어 등에 광범위하게 응용되고 있다. H/sub .inf./ 제어기법은 여타의 다른 제어기 설계기법에 비해 많은 수학적 지식을 필요로 하고 제어이론 및 설계과정이 복잡한 것으로 인식돼 우리나라에서는 그다지 많은 관심을 끌지 못하고 있는 것 같다. 그러나, 응용사례에서 알 수 있는 것처럼 그 응용대상이 광범위하고, 또한 고성능의 제어목적을 달성하기 위해 필요한 제어기법으로 자리잡아가고 있으므로 보다 더한 관심을 기울일 필요가 있을 것으로 사료된다.

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분산제어와 발전소 시스템

  • 황재호
    • 전기의세계
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    • v.41 no.9
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    • pp.12-22
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    • 1992
  • 이제까지는 발전소 분사제어의 당위성과 적용, 운용면을 고찰하였다. 대규모시스템인 발전소 제어는 오랜전부터 다양한 방식에 의해 발전되어 왔으며 근래에 들어 계층 구조에 의한 분산 제어방식이 디지탈 기술의 급속한 발달에 힘입어 서서히 실용화되고 있으며 국내에서도 점차로 도입되고 있는 실정이다. 분산제어가 이렇게 발전소에 도입됨은 이러한 제어 기법이 이미 오래전부터 아라로그 제어에서 사용되어온 바이며 발전소 특성에 맞기 때문이다. 그러한 이유로 종래의 아나로그나 시컨스 설비를 모두 철거하고 분산제어 설비로 대체하더라도 대상시스템의 기본 골격이 크게 변화는 것은 아니기 때문에 앞에서 제시한 여러 기능면에서 새로 설치되든지 아니면 개조가 가능하다. 문제는 분산제어 시스템에 들어갈 제어의 여러 기능을 어떻게 보완 발전시키느냐 하는 것으로 기존에 사용되던 PID주종의 제어에서 탈피하여 현대제어의 알고리즘을 실용화함으로 고효율, 고신뢰의 안정한 제어를 수행케함이 필요하다고 하겠다.

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