It is known that the classical tuning formula for typical PID controllers in general provides unsatisfactory results for industrial plants where the time delay exceeds the dominant lag time. For this reason, alternative strategies have been studied in order to cope with this problem and the most popular scheme is the Smith Predictor(SP). In this paper, the dynamic model of a unit apartment in the district heating system, which is the control process effected by the dead-time, is developed, and the on/off room temperature control method with the SP simulate using Matlab-Simulink. The simulation results show that the SP works effectively in outdoor temperature variation.
Control system by means of fuzzy theory has demonstrated its robustness in applying to the high-order and nonlinear dynamic system in that it can utilizes the human expert knowledges in system design. In this paper, first, the design methodology of HFC combined PID controller with fuzzy controller by membership function of weighting coefficient is proposed. Second, Second, an auto-tuning algorithms utilizing the simplified reasoning method and genetic algorithms is presented to improve the performance of hybrid fuzzy controller. Especially, in order to obtain the optimal scaling factors and PID parameters of HFC using GA based on advanced initial individual, three kinds of estimation modes such as basic, contraction, and expansion mode are effectively utilized. The proposed HFC is evaluated and discussed in ITAE, overshoot and rising time to show applicability and superiority with simulation results.
We have developed a part of hydraulic stroke sensing cylinder using magnetic sensor that can detect each position under severe construction fields. In this paper, for evaluating the developed cylinder under various environment condition, thermal control systems and two hydraulic systems to be coupled consist of. The former is composed of an heater case, temperature sensor, and interface circuits which include SCR(silicon controlled rectifier) for the control of the voltage's phase. The latter is composed of an hydraulic cylinder for position control with solenoid valve (ON/OFF motion) and a load cylinder with proportional reducing valve. To obtain the various performance evaluation, it is carried out under high temperature condition in thermal system controlled by using Ziegler-Nichols PID tuning method and artificial disturbances such as impulse or constant force. The results show that the developed cylinder has good performance under the various environment condition.
We developed a part of hydraulic stroke sensing cylinder for te purpose of position controlbyusing magnetic sensor and evaluated variously its performance its performance. In this paper, for the evaluation of the developed cylinder under various temperature change, thermal control systems are designed and controlled. It is composed of an heater case, temperature sensor, and interface circuits which included SCR(silicon controlled rectifier) for the control of the voltage's phase. To obtain various temperature conditions, the thermal systems are controlled by using Ziegler-Nichols PED tuning method. The thermalcontrol systems are used to experiment to evaluate whether the developed cylinder can obtain a stable output signal for detecting a stroke of the cylinder under the controlled temperature condition.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권2호
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pp.219-225
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2002
Parameter tuning methods by Ziegler-Nichols for PID controllers are generally classified into Z-N(1) and Z-N(2). The purpose of this paper is to describe what relations exist between the methods of Z-N(1) and Z-N(2), or how Z-N(1) can be originated from Z-N(2) by analyzing one loop control system composing of P or PI controller and time delay process. In this paper, for the first step to seek mutual relations, the simple formulas of Z-N(2) are transformed into those composing of the same parameters as Z-N(1) which is derived from the analysis of frequency characteristics. Then, the approximation of the actual ultimate frequency is proposed as important premise in the translation between Z-N(1) and (2). Such equalization and approximation brings a simple approximated formula which can explain how Z-N(1) is originated from the Z-N(2) in the form of formula.
The new design methodology of a hybrid fuzzy controller by means of the genetic algorithms is presented. First, a hybrid fuzzy controller(HFC) related to the optimal estimation of control parameters is proposed. The control input for the system in the HFC combined PID controller with fuzzy controller is a convex combination of the FLC's output and PID's output by a fuzzy variable, namely, membership function of weighting coefficient. Second, an auto-tuning algorithms utilizing the simplified reasoning method and genetic algorithms is presented to automatically improve the performance of hybrid fuzzy controller. Especially, in order to auto-tune scaling factors and PID parameters of HFC using GA, three kinds of estimation modes such as basic, contraction, and expansion mode are effectively utilized. The proposed HFC is evaluated and discussed to show applicability and superiority with the and of three representative processes.
This paper proposes a scheme of auto-tuning fuzzy PI controller and input voltage feed forward to control the output voltage of a three-phase Z-source inverter (ZSI). The proposed scheme adjusts the ts (Kp and Ki) in real time in order to find the most suitable Kp and Ki for PI controller and to simplify the controller design. The proposed scheme is verified the validity by experiment and co-simulation in PSIM and MATLAB/SIMULINK both load step change and input DC voltage variation in Z-source inverter, and has compared with the conventional PID control scheme. The experiment results involve of three-phase output voltage, Z-network capacitor voltage and dc-link peak voltage value. By those analysis and comparison, the availability of the proposed method in output voltage transient response quality improving has been verified. Compared with conventional PID method, the proposed method showed a more effective and robust control performance for coping with the severe disturbance conditions.
시간지연이 없는 다양한 범주의 안정, 적분, 불안정 공정에 대하여 비례-적분-미분(PID) 제어기의 해석적 조율 방법을 제안하였다. 2자유도 제어구조와 내부모델 제어에 기반한 제안된 방법은 설계가 간단하고 직접적이며 공정산업에 쉽게 구현할 수 있어 강화된 설정점 추종과 외란제거 성능을 얻는데 유용하게 사용될 수 있다. 몇몇 대표적 공정에 대하여 강건성을 같게 유지하면서 기존 설계 방법과 비교한 결과, 제안된 방법의 우수한 폐루프 성능을 확인하였다.
This study proposes a method for improvement of PD type fuzzy controller. The method includes self tuner using gradient algorithm that is one of the optimization algorithms. The proposed controller improves simple Takagi-Sugeno type FLC (Fuzzy Logic Control) system. The simple Takagi-Sugeno type FLC system changes nonlinear characteristic to linear parameters of consequent membership function. The simple FLC system could control the system by calibrating parameter of consequent membership function that changes the system response. While the determination on parameter of the simple FLC system works well only partially, the proposed method is needed to determine parameters that work for overall response. The simple FLC system doesn't predict the response characteristics. While the simple FLC system works just like proportional part of PID, our system includes derivative part to predict the next response. The proposed controller is constructed with P part and D part FLC system that characteristic parameter on system response is changed by self tuner for effective response. Since the proposed controller doesn't include integral part, it can't eliminate steady state error. So we include a gain to eliminate the steady state error.
공정의 계단응답으로부터 일차시간지연모델을 구하고, 이로부터 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기를 설계하는 방법은 공정제어 분야에서 널리 사용되는 오랜 것이다. 이를 위한 간단한 그래프에 근거한 방법에서 복잡한 수치적 최소자승법에 근거한 방법까지 다양한 방법들이 제안되어 있는데, 노이즈가 섞여 있는 계단응답에 대응하는 간단한 방법들은 의외로 잘 알려져 있지 못하다. 최근 계단응답 신호의 적분을 이용하는 방법들이 제안되어 있는데 이들을 비교 검토하여 실용적인 방법을 찾고자 한다. 계단응답의 적분 신호는 현 제어 계기에서 쉽게 얻어진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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