본 논문에서는 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역의 설계 사양을 만족할 수 있는 PID-PD 제어기 동조 방법을 제안한다. 제안한 PID-PD 제어기 동조 방법은 PID 제어기와 PI-PD 제어기를 경계로 볼록형 집합을 형성하도록 선정한다. PID-PD 제어기는 PID 제어기와 PI-PD 제어기 각각에 의한 계단 응답과 보드 선도의 이득 사이에 위치하는 응답을 제어한다. 최적 동조 방법에 의해 센서 잡음 저감도 및 안정 강인성을 변수로 하는 가격함수를 최소화하는 제어기를 설계한다. 제안된 제어기의 유용성을 사례 연구와 분석을 통해 검토한다.
본 논문에서는 PID 제어기와 PI-PD 제어기 사이의 관계를 분석하여 이 두 제어기의 affine 집합을 구성하는 PID 제어기의 변형된 형태인 PID-PD 제어기와 그 동조 방법을 새롭게 제안한다. 제안된 설계 방법은 PID와 PI-PD 제어기를 이용한 전체 폐루프 시스템인 시간 응답을 경계로 그 사이의 응답을 보이도록 설계할 수 있다. 그 동조 방법으로 특정한 가격함수를 선정하여 이를 최소화하는 최적 동조법을 적용하여 제어를 설계하였다. 제안된 제어기의 유용성을 사례 연구와 분석을 통해 검토했다.
In this paper, we propose tuning method of PID-PD controller to satisfy design specifications in frequency domain as well as time domain. The proposed tuning method of PID-PD controller that consist of the convex set of PID and PI-PD controller controls the closed-loop response to locate between the step responses, and Bode magnitudes of closed-loop transfer functions controlled by PID and PI-PD controller. The controller is designed by the optimum tuning method to minimize the proposed specific cost function subject to sensor noise insensitivity and robust stability. Its effectiveness is examined by the case study and analysis.
This paper considers the problem of determining a set of PI, PD and PID controller gains, for a given linear time invariant plant, that meets or exceeds the closed loop step response specifications. The proposed method utilizes two recent results: for a given system, (1) finding a set of stabilizing PI, PD and PID gains and (2) the relationship between time response (overshoot and speed) and the coefficients of the characteristic polynomial. The method allows us to extract a subset of PI, PD and PID gains that meets stability as well as time domain performance requirements. The intersections of two dimensional sets described by linear and quadratic inequalities in the controller design space are need to be Identified through numerical computation. The procedure is illustrated by examples.
Since fuzzy controllers are nonlinear, it is more difficult to set the controller gains and to analyse the stability compared to conventional PID controllers. This paper proposes a fuzzy PD+I controller for tracking control which uses a linear fuzzy inference(product-sum-gravity) method based on a conventional linear PID controller. In this scheme the fuzzy PD+I controller works similar to the control performance as the linear PD plus I(PD+I) controller. Thus it is possible to analyse and design an fuzzy PD+I controller for given systems based on a linear fuzzy PD controller. The scaling factors tuning scheme, another topic of fuzzy controller design procedure, is also introduced in order to fine performance of the fuzzy PD+I controller. The scaling factors are adjusted by a real-coded genetic algorithm(RCGA) in off-line. The simulation results show the effectiveness of the proposed fuzzy PD+I controller for tracking control problems by comparing with the conventional PID controllers.
자유롭고 빠르게 이동할 수 있도록 도와주는 개인 이동 수단인 two-wheel balancing vehicle은 inverted pendulum 시스템의 원리를 이용한 것으로, 최근 들어 많은 연구가 이루어지고 있고 이를 이용한 제품이 실제 사용되고 있다. 본 논문에서는 일반적인 PID 제어이론을 이용한 two-wheel balancing vehicle에 대한 제어성능을 개선시키는 새로운 제어방식을 제안한다. 제안한 방식은 퍼지 PD+I 제어방식으로 향상된 PID 제어의 일종으로 2개의 입력과 1개의 출력을 가진 퍼지시스템에 적분 신호를 더함으로써 출력신호를 만든다. 퍼지시스템의 비선형성은 시간공정에서 비례신호와 미분신호의 가중치를 변화함으로써 최적의 출력제어신호를 만들어낸다. 제안한 퍼지 PD+I 제어방식의 유용성을 알아보기 위해 two-wheel balancing mobile robot에 대해 시뮬레이션과 실험의 결과를 통해, 제안한 퍼지 PD+I 제어방식이 일반적인 PID 방식보다 우수한 성능을 가지고 있음을 알 수가 있다.
In this paper, a new PID fuzzy controller (FC) is presented. The linguistic control rules of PID FC is separated into two parts : one is $e-{\Delta}e$ part, and the other is ${\Delta}^2e-{\Delta}e$ part. And then two FCs employing these rule base indivisually are synthesized. The control input to the process is decided by taking weighted mean of the outputs of two FCs. The proposed PID FC improve the transient response of the system and gives better performance than the conventional PI FC.
In this paper the steady-state genetic algorithm is applied for the optimal design of fuzzy PID controllers. Basically the structure of the discussed fuzzy PID controller is extended from the conventional fuzzy PI and PD controllers where only a two-dimensional rule base of the fuzzy PID controller are designed simultaneously. Simulations results shows the superior performance of this optimal designed fuzzy PID controllers to the optimal designed conventional fuzzy PI and PD controllers.
본 논문은 PID제어기가 포함된 PLC로 실제의 제어 시스템을 구성하는 일련의 과정을 제안하였다. PID 모듈 FM455C가 포함된 SIMATIC S7-400 PLC시스템을 일반 PC와 온라인으로 연결하여 PC의 윈도우즈 환경에서 PLC의 프로그램을 작성하였다. PID 제어기의 설계를 위하여, PID 모듈의 하드웨어 구성방식, 관련 소프트웨어 구성, 프로그램 작성 환경, 특히 P, PD, PI, PID제어기의 설계과정을 제시하였고, 이를 토대로 실물 제어대상, 도립진자 시스템에 대하여 PID제어기를 설계하고 모의/실물 실험을 통하여 성능을 확인하였다.
This paper proposes a Mamdani fuzzy PID controller for controlling a process with small dead time. The controller composes of a parallel structure of fuzzy PI controller and fuzzy PD controller. Each controller has two inputs, error and change of error. Hence, the control signal of the proposed controller is the average value of the output of the fuzzy PI and PD controllers. The Mamdani fuzzy PID controller is easily to be adjusted to meet the desired control system performances both in transient state and steady state. The simulation results of the proposed Mamdani fuzzy PID controller by using the same parameters (proportional gain, integral time and derivative time) as the conventional PID controller are shown. The response of the Mamdani fuzzy PID control system is faster than the conventional PID control system. Both system responses have ...
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[게시일 2004년 10월 1일]
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