• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.430-437
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• 2020

본 연구에서는 다단제어(Cascade Control)를 위한 안티 와인드업(Anti-windup) 기술을 개발하였다. 다단제어는 외란을 보다 효과적으로 제어하기 위해 내부에 되먹임(Feedback) 제어루프를 추가한 제어구조이다. 단일루프제어(Single-loop Control)와는 다르게 두 개의 제어루프로 이루어져 내부의 종속제어루프(Secondary Control)가 외부의 주제어루프(Primary Control)에 영향을 미치는 특징을 가지고 있다. 산업현장에서 다단제어에 적용하는 기존의 안티 와인드업 기술은 주로 주제어기(Primary Controller)와 종속제어기(Secondary Controller)에 각각 로컬 역연산법(Back Calculation)을 적용하는 것이다. 하지만 이 방법은 종속제어기의 제어출력이 포화되었을 때 발생하는 주제어기의 적분누적(Integral-windup) 현상을 효과적으로 제거하지 못한다. 이를 해결하기 위해 기존 로컬 안티 와인드업 기술을 확대 적용한 두 가지의 다단제어용 안티 와인드업 기술을 제안한다. 첫 번째는 다단 조건부 적분법(Cascade Conditional Integration)이고 두 번째는 다단 역연산법(Cascade Back Calculation)으로 단일루프제어에 적용되어 왔던 로컬 조건부 적분법과 역연산법을 다단제어로 확대 적용하여 다단제어 시스템에서 PID제어기의 적분누적 현상을 방지하고자하였다. 개발한 다단 조건부 적분법과 다단 역연산법은 간단하고 직관적이면서도 종속제어기의 제어출력의 포화로 인해 발생한 적분누적현상을 효과적으로 방지할 수 있고 공정이나 제어기 형태에 상관없이 우수한 제어성능을 유지할 수 있었다. 향후 실제 공정 적용을 통해 신뢰성을 확보한다면 산업현장의 다단제어기 성능을 개선하는데 크게 기여를 할 수 있을 것이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.473-483
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• 2015

본 논문에서는 1축 자세제어실험 장비를 제작하여 쿼드로터 형 무인항공기에 적용할 단일입력-단일출력 Cascade 제어기 실험을 수행하였다. 해당 장비는 두 개의 모터와 프로펠러에 의해 자세변화가 가능한 시소 형태로 구현하였고, 무게 추를 변경하여 회전축을 중심으로 상하 무게중심 이동이 가능하도록 제작하였다. 개발한 장비를 통해 Cascade 구조를 가지는 PID(각도)-PID(각속도) 제어기를 구성하여 실험을 수행하였으며, PID 이득의 조정을 용이하게 하는 SIMC 제어기 이득 조정 기법을 Cascade 제어에 접목하였다. 이를 위해 Matlab-Simulink 환경 하에 2차 시간 지연 모델을 구축하여 시스템 변수 추정을 수행하였다. 기존의 SIMC 조정 기법 적용 과정을 수행하여 그 특성을 파악하고, 적용 과정의 안정성 문제를 고려하여 수정된 방안을 제시하였으며, 이를 1축 자세제어실험 장비에 적용하여 기존의 과정과 수정된 과정을 비교 실험하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); 포항공과대학교, 포항; 24-26 Oct. 1996
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• pp.1412-1415
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• 1996

In this paper, a new identification method of the cascade control system is proposed which can overcome the weak points of Krishnaswamy and Rangaiah(1987)'s method. This new method consists of two steps. One is on-line process identification using the numerical integration to approximate the two process dynamics with a high order linear transfer function. The other is a model reduction technique to derive out low order transfer function(FOPTD or SOPTD) from the obtained high order linear transfer function to tune the controller using usual tuning rules. While the proposed method preserves the advantages of the Krishnaswamy and Rangaiah(1987)'s method, it has such a simplicity that it requires only measured input and output data and simple least-squares technique. Simulation results show that the proposed method can be a promising alternative in the identification of cascade control systems.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.329-336
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• 2009

본 논문은 회전형 역 진자 시스템(Rotary Inverted Pendulum System : RIPS)의 제어를 위한 Fuzzy cascade 제어구조를 제안하고 병렬유전자 알고리즘의 하나인 계층적 공정 경쟁 기반 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition-based Genetic Algorithms : HFCGA)을 이용한 최적화 방법을 제시한다. 회전형 역 진자 시스템은 Rotating arm의 회전을 통해 Pendulum의 각도를 제어하는 시스템으로써 제어 목적은 Rotating arm을 원하는 위치에 오게 하고 진자를 수직 위치의 불안정 평형 점에 위치하도록 하는 것이다. 본 논문에서는 회전형 역 진자 시스템의 제어를 위해 두개의 Fuzzy 제어기로 구성된 Fuzzy cascade 제어 구조를 설계하고, HFCGA를 이용하여 설계된 제어기의 파라미터를 최적화한다. 시뮬레이션 및 실험에서 SGA와 HFCGA의 성능비교를 통해 HFCGA의 우수성을 보이고, LQR 및 PD cascade 제어기와 제안된 Fuzzy cascade 제어기의 성능 비교를 통하여 제안된 방법의 우수성을 보인다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권1호
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• pp.97-103
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• 2011

With the aim to increase blade loadings and stable operating range in highly loaded compressors, this article has been conducted to explore, through a numerical parametric study, the potential of passive control using slotted bladings in cascade configurations. The objective of this numerical investigation is to analyze the influence of location, width and slope of the slots and therefore identify the optimal configuration. The approach is based on two dimensional cascade geometry, low speed regime, steady state and turbulent RANS model. The results show the efficiency of this passive technique to delay separation and enhance aerodynamic performances of the compressor cascade. A maximum of 28.3% reduction in loss coefficient have been reached, the flow turning is increased with approximately $5^0$ and high loading over a wide range of angle of attack have been obtained for the optimized control parameter.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권4호
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• pp.1663-1674
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• 2017

This paper deals with the robust speed regulation of a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM) that is subject to parametric uncertainties and external disturbances. The proposed approach retains a conventional cascade control configuration composed of an outer-loop speed control module and inner-loop current control modules. Baseline proportional-integral (PI) controllers are designed for nominal modular systems without accounting for the uncertainties to set a desired control performance of the closed-loop system. After studied in both frequency and time domains, a reduced-order proportional-integral observer (PIO), as a modular disturbance observer, is incorporated with each control module to maintain the ideal performance of the modules. Theoretical analysis confirms the desired performance recovery of the augmented system with modular PIOs to the nominal system. Comparative computer simulations and experimental results validate the proposed cascade control method for SPMSM speed regulation.

• 전기학회논문지
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• 제57권12호
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• pp.2322-2329
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• 2008

In this study, we introduce the design methodology of an optimized fuzzy cascade controller with the aid of particle swarm optimization(PSO) for ball & beam system. The ball & beam system consists of servo motor, beam and ball, and remains mutually connected in line in itself. The ball & beam system determines the position of ball through the control of a servo motor. We introduce the fuzzy cascade controller scheme which consists of the outer(1st) controller and the inner(2nd) controller as two cascaded fuzzy controllers, and auto-tune the control parameters(scaling facrors) of each fuzzy controller using PSO. For a detailed comparative analysis from the viewpoint of the performance results and the design methodology, the proposed method for the ball & beam system which is realized by the fuzzy cascade controller based on PSO, is presented in comparison with the conventional PD cascade controller based on serial genetic alogritms.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.101-109
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• 2009

본 논문에서는 변압비가 다른 2개의 삼상 변압기를 이용한 새로운 방식의 cascade 3상 IHCML(Isolated H-bridge Cascade Multi-Level) 인버터 및 제어 방식을 제안한다. 또한 cascade 3상 IHCML 인버터를 제어하기 위해 최근접 벡터를 이용한 벡터제어 기법을 사용하였다. 이로 인해 많은 전력을 담당하는 대용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 출력 기본주파수와 거의 동일하여 제어 스위치 손실이 작으며, 작은 전력을 담당하는 저용량 H-bridge의 스위칭 주파수는 높게 제어 하므로 출력전압의 품질이 향상되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.187-189
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• 2007

In this paper, the cascade 3-phase IHMCL inverter using two low frequency transformers is proposed. The proposed inverter is constructed by connecting a 3-phase IHCML inverter. the cascade 3-phase IHCML inverter has several advantages. One advantage is that only one input power source is required because of using transformers to isolate. Another advantage is that the switching frequency of the high power switches is almost fundamental frequency of reference and the other the switching frequency of the low power switches is higher. It can be known that cascade 3 phase IHCML inverter has the excellent efficiency and the outstanding electric quality. lastly, we tested the 5kW cascade 3-phase IHCML inverter to clarify the proposed electric circuit and reasonableness of control signal for the proposed inverter.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.155-161
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• 1999

The three-dimensional turbulent cascade flows with and without endwall fences are numerically investigated by solving the incompressible Navier-Stokes equations with a high-Reynolds number $k-{\varepsilon}$ turbulence closure model. A projection method based algorithm is used in the finite-volume formulation, with the second order upwind-differencing scheme for the convective terms. First, assessments on accuracy of the present method are made by comparing the static pressure distributions at the mid-span of the cascade with measured data, and also by confirming the experimental observations on the choice of an optimal fence height for the secondary flow control. In understanding the three-dimensional nature of the secondary flow in turbine cascade, the limiting streamline patterns and the static pressure contours at the suction surface of the blade as well as on the cascade endwall are employed to visualize the effectiveness of the endwall fence for the secondary flow control. Analysis on the streamwise vorticity contour maps along the cascade with the three-dimensional representation of their iso-surfaces reveals the strucuture of the complicated vortical flow in the turbine cascade with endwall fence, and also leads to an understanding on formation of the counter-rotating streamwise vortex over the endwall fence, in explaining the mechanisms of controlling the secondary flow and also for the proper selection of an optimal fence height.