조명전기설비학회논문지 (Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers)

  • 제22권6호
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  • Pages.109-115
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  • 2008
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  • 1229-4691(pISSN)
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  • 2287-5034(eISSN)
한국조명전기설비학회 (The Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers)
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계단 응답 모델의 보간을 이용한 화력발전 보일러-터빈 시스템의 동역학 행렬제어(DMC)에 관한 연구

A Study on Interpolated Step Response Model of Dynamic Matrix Control(DMC) for a Boiler-Turbine System of Fossil Power Plant

  • 문운철 (중앙대학교 전자전기공학부) ;
  • 오석호 (중앙대학교 전자전기공학부 대학원)
  • 발행 : 2008.06.30
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초록

동역학 행렬제어(Dynamic Matrix Control) 기법은 각종 산업 현장에서 가장 활발하게 적용되고 있는 고급 제어기법으로, 최근에는 공정제어의 표준 기법으로 인식되고 있다. 동역학 행렬제어에서는 대상 플랜트의 거동을 묘사하기 위하여 계단 응답 모델(Step Response Model)을 이용한다. 한편 화력발전의 보일러-터빈시스템은 심한 비선 형성과 넓은 운전영역으로 인하여 기존의 선형제어기법으로 제어하기에는 그 성능의 한계가 있게 된다. 본 논문에서는 미리 선정된 동작점에서 계단 응답 모델을 개발한 후, 이를 통한 실시간 보간(Interpolation)을 통하여 계단응답 모델을 실시간으로 개선하는 동역학 행렬제어 기법을 제시한다. 제시된 제어 기법은 화력발전의 보일러-터빈 시스템에 적용하여 만족할 만한 제어 성능을 확인하였다.

This paper proposes an adaptive Dynamic Matrix Control (DMC) and its application to boiler-turbine system In a conventional DMC, object system is described as a Step Response Model (SRM). However, a nonlinear system is not effectively described as a single SRM. In this paper, nine SRMs at various operating points are prepared. On-line interpolation is performed at every sampling step to find the suitable SRM. Therefore, the proposed adaptive DMC can consider the nonlinearity of boiler-turbine system. The simulation results show satisfactory results with a wide range operation of the boiler-turbine system.

키워드

참고문헌

  1. J. H. Lee, "Model Predictive Control in the Process Industries: Review, Current Status and Future Outlook", Proceedings of the 2nd Asian Control Conference, Vol II, pp. 435-438, Seoul. July 22-25, 1997
  2. J. Richalet, A. Rault, J. L. Testud and J. Papon, "Model Predictive Heuristic Control: Application to Industrial Processes", Automatica, Vol. 14, No. 5, pp. 413-428, 1978 https://doi.org/10.1016/0005-1098(78)90001-8
  3. C. E. Garcia, and A.M. Morshedi, "Quadratic Programming Solution of Dynamic Matrix Control(QDMC)," Chem. Eng. Commun., Vol. 46, pp. 73-87, 1986 https://doi.org/10.1080/00986448608911397
  4. Danielle Dougherty and Douglas J. Cooper," Tuning Guidelines of a Dynamic Matrix Controller for Integrating (Non-Self-Regulating) Processes", Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 42, pp. 1739-1752, 2003 https://doi.org/10.1021/ie020546p
  5. R. D. Bell and K. J. Astrom. Dynamic models for boiler-turbine-alternator units: Data logs and parameter estimation for a 160 MW unit, Report: TFRT-3192, Lund Institute of Technology, Sweden. 1987
  6. J. A. Rovnak and R. Corlis, "Dynamic Matrix based Control of Fossile Power Plant", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 6, No. 2, pp. 320-326, June 1991 https://doi.org/10.1109/60.79639
  7. L. A. Sanchez, F. G. Arroyo and R. A. Villavicencio, "Dynamic Matrix Control of Steam Temperature in Fossil Power Plant", IFAC Control of Power Plants and Power Systems, Cancun, Mexico, 1995
  8. 문운철, "화력발전 보일러-터빈 시스템을 위한 Dynamic Marix Control(DMC)의 계단응답모델 선정에 관한 연구, 한국조명설비학회 논문지, 제20호 7권, pp. 125-133, 2006, 6 https://doi.org/10.5207/JIEIE.2006.20.5.125
  9. B. W. Hogg and N. M. Ei-Rabaie, "Multivariable Generalized Predictive Control of a Boiler System", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 6, No. 2, pp. 282-288, June 1991 https://doi.org/10.1109/60.79634
  10. G. Prasad, E. Swidenbank and B. W. Hogg, "A Neural Net Model-based Multivariable Long-range Predictive Control Strategy Applied in Thermal Power Plant Control", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 13, No. 2, pp. 176-182, March 1991 https://doi.org/10.1109/60.678982
  11. R. Dimeo and K. Y. Lee, "Boiler-Turbine Control System Design using a Genetic Algorithm", IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 10, No. 4, pp. 752-759, December 1995 https://doi.org/10.1109/60.475849
  12. F. A. Alturki and A. B. Abdennour, "Neuro-Fuzzy Control of a Steam Boiler-Turbine Unit", in Proceedings of IEEE International Conference on Control Applications, pp. 958-962, Hawai, U.S.A., 1999
  13. 조경완, 김상우, 김종욱, "보일러-터빈 시스템을 이용한 다변수 퍼지 제어기의 설계", 제어자동화시스템공학회 논문지, 제7권 4호, pp. 295-303, 2001. 4
  14. 정호성, 황현준, 황창선, "퍼지 제어기를 이용한 다변수 모델 추종 보일러-터빈 제어시스템의 설계", 대한전기학회논문지, 제46권 7호, pp. 1074-1083, 1997. 7