모델 기준 제어(MRC)는 플랜트가 주어진 기준 모델의 거동을 추종하도록 플랜트를 제어하는 제어 기법이다. 기준 모델은 플랜트가 추종할 이상적인 궤적을 제공한다. 지금까지 많은 종류의 MRC가 제안되었지만, 본 논문에서는 모델 기준 슬라이딩 모드 제어(MRSMC)에 대해 제어 대상 플랜트가 불확실성을 갖는 단일 입출력 2차 시변 선형 시스템인 경우에 대해 연구를 수행하였다. 본 논문에서 MRSMC를 위한 기준 모델의 설계 방법이 제안하였다. 제안된 방법은 제한된 제어 입력, 기준 입력, 시스템 파라미터에 대한 정보를 사용하여 기준 모델을 선정한다. 이러한 선정 결과는 고정된 기준 모델의 선정, 계단 입력 인가시의 가변 기준 모델 갱신, 매 샘플링 시간마다 순간 기준 모델의 갱신 등으로 이용할 수 있다. 모터의 위치 제어 시스템에 대한 시뮬레이션 결과는 제안된 방법의 효용성을 보여준다.
본 논문은 여러 프로세스제어에 사용되는 PID제어기의 최적 자동동조에 관한 새로운 방법을 제안하고자 한다. 이 방법은 먼저, 제어대상의 계단응답으로부터 모델링된 1차 지연계를 Pade 근사화 하고, Ziegler-Nickels의 한계감도 법으로 초기계수를 결정한 후 유전자알고리즘의 부모세대의 2진 스트링에 적합도 값으로 입력시켜 선택 교배 및 돌연변이를 통하여 새로운 자손세대를 형성한다 이 방법은 Ziegler-Nickels로 구한 출력특성보다 더욱 좋은 특성을 가지며 입력변수 K, L, T의 학습범위가 없어져 응용범위가 확장되는 장점을 가지고 있다.
전자빔은 전자석의 자기장에 의하여 궤도가 편향 또는 집속된다. 이 전자석에 사용되는 전원장치는 사용되는 부품들의 품질과 관련되는 제어 기술의 발전으로 성능이 크게 향상되고 있다. 이 논문에서는 DSP를 이용하여 IGBT를 구동하는데 있어 phase-shifting 기법을 적용한 병렬 운전으로 출력 특성이 크게 개선된 전원장치에 대하여 설명하였다. 이 장치의 기본사양은 ${\pm}\;350\;A$, 2.5 Hz 계단형태의 출력전류를 전자석에 제공하는 것이다. 출력전류 피드백과 입력전압 피드-포워드 제어구조를 적용하여 출력전류의 안정도를 개선하였다. 모의실험과 실제 전자석 구동실험을 통하여 개발된 전원장치가 다양한 용도에 편리하게 적용될 수 있음을 보여준다.
극점의 위치와 제동비의 변화에 따른 출력응답을 해석하였다. RLC 회로의 시스템 모델링과 출력응답을 단위계단함수와 정현파 입력에 따라 해석하였다. 프로그램으로 확인한 내용들이 이론을 이해하는데 도움이 되었는지를 설문으로 평가하였다. 조사에서 시스템의 전달함수를 해석하는 능력은 이해도가 높게 나타났다. 또한 매개변수 변화에 따른 출력응답 파형을 이해하는 능력도 높게 나타났다. 시간영역의 출력응답을 계산할 수 있다는 응답이 다소 낮게 나왔으며, 이는 부분분수의 조합이 어려웠던 것으로 분석된다.
산업 현장에서 요구하는 위치제어계는 고속, 고정밀의 제어를 만족하여야 하므로, 취급과 제어가 용이하고 응답특성이 우수한 직류 서보 전동기를 많이 이용하고 있다. 위치제어계에서 제어 성능을 개선시키기 위해서 많은 위치제어기법들이 제안되어져 왔다. 본 논문에서는 I-PD 위치제어계에서 PD제어기를 설계할 수 있는 설계법을 제안하였다. 제안한 설계법은 계의 전달함수를 정규화하여 제어계에서 제어기의 계수들이 결정되도록 하였다. 그리고 계의 안정조건과 근의 조건을 수학적으로 유도하였다. 이 방법을 I-PD제어계에 적용하여 PD제어기의 비례 및 미분 계수를 결정하였다. 그리고 이 제어기법을 적용한 I-PD 제어계를 시뮬레이션하여 계단 입력신호 및 외란 인가 시 계의 응답을 고찰하여 제안한 제어기법의 유효성을 검토하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1196-1202
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2009
본 논문에서는 ROV 제어 시스템 구축을 위하여 관측기를 이용한 수중환경 추정기 설계를 다룬다. 먼저, 수중환경변화는 ROV 시스템의 입력항목에 가해지는 외부외란으로서 다루어질 수 있으며, 이러한 수중환경변화를 추정하기 위하여 외부외란에 영향을 받지 않는 PI 관측기를 제안한다. 이후 본 논문에서는 계단형 및 정현파형 수중환경변화를 가정하여 제안한 방법에 대해 시뮬레이션을 행하였으며, 그 결과 유효성을 확인하였다. 향후, 본 제안법을 ROV 시스템에 대한 햅틱제어기 설계에 이용하고자 한다.
본 논문은 여러 설비시스템의 프로세스 제어에 사용되는 PID제어기의 최적 자동동조에 관한 새로운 방법을 제안하고자 한다. 이 방법은 먼저. 제어대상의 계단응답으로부터 모델링 된 1차 지연계를 Pad 근사화하고, Ziefler-Nichols의 한계감도법으로 초기값을 정한 후, 최대 오버슈트, 감쇠비, 상승시간, 정정시간에 대한 퍼지 평가함수를 초대로 하는 최적화되 PID 계수를 목표치로 하여 신경회로망의 역전파 알고리즘을 통해 충분히 반복, 학습시켜 새로운 K, L, T값을 입력하였을 때 근사적으로 최적화된 PID 계수를 구함으로써 퍼지추론에 의한 제어 규칙이 불필요하여 자동 동조시간이 짧다는 장점을 가지고 있다.
본 논문은 조향구조를 갖는 이동로봇의 조향 제어를 위해 PID 제어기의 이득을 튜닝 방법을 제안한다. PID 이득을 설정하는 다양한 방법들이 제시되고 연구되고 있다. 이득은 지글러-니콜스의 계단형 입력으로부터 이득을 얻는 방법으로 얻어진 이득을 이동로봇에 적용하고 이를 시험하여 다시 2차 전달함수에 의해 새로운 이득을 계산하였다. 얻어진 새로운 이득으로 응답시간 및 유지오차율에 관한 실험을 수행하여 PID 자동 튜닝의 성능을 확인하였다. 유지시간, 응답시간 및 수렴시간에 대한 실험결과로 이동로봇의 조향 시스템에서 사용이 가능하고 응답 시간이 빠르게 도달할 수 있으며 안정하게 제어됨을 확인하였다.
과잉온도 차온(Overtemperature $\Delta$T) 및 과잉출력 차온(Overpower $\Delta$T)트립에 쓰이는 온도 측정계통 총 지연시간은 6초로 구성되며 RTD 우회배관 제거시 4.5초의 RTD 응답시간(일차지연 상수로 가정)과 1.5초의 순수지연시간(전자회로 지연시간 + 그립퍼 풀림시간등)으로 구성된다. 그러나 RTD우회배관 제거전 사고분석을 일차지연상수를 3.5초, 순수지연을 2.5초로 모델링하였으므로 Simulink를 통한 영향분석과 Rack 응답시험 계단파 입력신호의 타당성을 평가하였다. RTD 응답시간은 전형적인 1차 지연요소로 나타내며 계전기나 제어봉 Gripper Release 시간 등은 순수 지연으로 가정하고 분석을 수행하고 기타 지연/지상 필터를 발전소와 동일하게 모델링하여 분석하므로써 발전소에서 일어나는 과도현상을 묘사할 수 있다는 점을 고려할 때 RTD우회배관 제거후 응답시간 지연상수가 바뀌더라도 안전하다는 결론에 도달했다.
산업공정에 가장 많이 활용되고 있는 일차 시지연 공정은 긴 지연시간으로 인하여 정확한 공정모델을 구하기 어려울 뿐만 아니라,플랜트와 모델불일치에 따른 제어성능에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 일차 시지연 공정의 제어 문제에 있어서 기본적으로 공정의 정확한 모델을 구하기 위한 공정 파라메타 식별이 아주 중요하다. 본 논문에서는 지금까지 제안된 계단입력 시험에 의한 공정식별법보다 더 효율적인 실수형 유전알고리즘에 의한 공정식별법을 제안하였다. 또한, 이러한 추정전략은 다양한 사례를 통하여 유용한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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