적응 PIF Gain 및 가변구조 제어기를 사용한 비선형 모델에 의한 원자로의 Robust Control

Nonlinear Model-Based Robust Control of a Nuclear Reactor Using Adaptive PIF Gains and Variable Structure Controller

적응 비례-적분-추정 (PIF) gain 및 가변구조 제어기를 사용하는 비선형 모델에 의한 하이브리드 제어방법 (NHC)이 개발되었다. 이 제어기는 모델의 불확실성에 대해 robust한 성질을 가지며 단일 입-출력 비선형 시스템의 추적제어 (tracking control)에 응용된다. 이 방법의 특징은 제어기가 각각 특정 역할을 수행하는 4개 부분으로 구성되는 것이다. 즉, 적응 P-I-F 및 가변구조 제어기로 구성된다. Lyapunov의 제 2방법으로 결정된 적응 PIF gain에 의한 제어성능 확보 및 모델의 불확실도를 평가하여 피이드백 함으로써 모델의 불확실성에 대해 robust한 제어기를 구성하였다. 가변구조 제어기는 PIF gain이 적절히 결정되지 않은 상태인 초기의 오차증가를 제어하기 위해 도입되었다. 새로 개발된 NHC방법을 원자로의 출력변동 제어에 응용한 결과 기존의 모델을 이용한 제어방법 (model-based controller)들에 비해 제어성능이 크게 개선되었다.

A Nonlinear model-based Hybrid Controller (NHC) is developed which consists of the adaptive proportional-integral-feedforward (PIF) gains and variable structure controller. The controller has the robustness against modeling uncertainty and is applied to the trajectory tracking control of single-input, single-output nonlinear systems. The essence of the scheme is to divide the control into four different terms. Namely, the adaptive P-I-F gains and variable structure controller are used to accomplish the specific control actions by each terms. The robustness of the controller is guaranteed by the feedback of estimated uncertainty and the performance specification given by the adaptation of PIF gains using the second method of Lyapunov. The variable structure controller is incorporated to regulate the initial peak of the tracking error during the parameter adaptation is not settled yet. The newly developed NHC method is applied to the power tracking control of a nuclear reactor and the simulation results show great improvement in tracking performance compared with the conventional model-based control methods.