한국해양대학교

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퍼지 게인 스케쥴링에 기초한 연속교반탱크반응기의 2자유도 PID 온도 제어

Title
퍼지 게인 스케쥴링에 기초한 연속교반탱크반응기의 2자유도 PID 온도 제어
Alternative Title
퍼지 게인 스케쥴링에 기초한 연속교반탱크반응기의 2자유도 PID 온도 제어
Author(s)
고강영
Publication Year
2013
Publisher
한국해양대학교
URI
http://kmou.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002176105
http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/10445
Abstract
지난 수십 년 동안 유화공, 우주항공, 군수, 발전, 조선을 포함한 여러 분야에서 보다 정밀하고 안정된 성능을 주는 제어기를 설계하려는 많은 노력들이 있어 왔다. 특히 화학 공정에서 많이 사용되는 연속교반탱크반응기(CSTR)는 열의 저장과 방출에 있어서 매우 비선형적이고 또 동작영역에 따라 파라미터 변동이 심한 프로세스이어서 전 동작영역에서 만족스러운 성능을 제공하는 제어기를 설계하는 것이 쉽지 않다[1,2]. 이 때문에 CSTR 프로세스 제어와 관련된 기존의 연구들은 적응제어 기법을 사용하거나 아니면 동작 영역에 맞는 제어기 파라미터를 미리 계산해 놓고 이들을 온라인 스케쥴링하는 방법에 주로 초점을 맞추고 있다[3~8].

적응제어와 관련하여 Pan 등은 하위 계층에는 PID 제어기를, 상위 계층에는 입출력 데이터를 기반으로 선형화 모델을 식별하고 제어기 파라미터를 동조하는 2계층 구조의 CSTR 제어 알고리즘을 제안하였고[3], Nikravesh 등은 CSTR 프로세스와 그 수학적 역동력학을 신경회로망(NN)으로 학습하고 제어하였고[4], Vinodha 등은 다변수 CSTR 프로세스를 제어하기 위해 두 가지 Multi-loop PID 제어 알고리즘을 제안하였다[5].

스케쥴링과 관련하여 Engell와 Klatt는 선형 주파수영역 설계기법과 게인 스케쥴링(Gain scheduling)을 결합하는 방법을 제안하였고[6], Banu와 UMA는 CSTR의 농도를 PID제어하는 화학공정 프로세스에서 GA로 PID 제어기를 동조하고 퍼지 게인 스케쥴링 하는 방법을 제안하였고[7], Rahmat등은 Imperialist Competitive 알고리즘을 사용하여 PI 제어기의 파라미터를 동조하고 퍼지기법으로 온라인 스케쥴링하는 방법을 제안하였다[8]. 이들은 나름대로 만족스러운 성과를 제시하고 있으나 모두 표준형 1자유도 PID 제어기를 근간으로 하고 있고 또 적분기 와인드업을 고려 못하고 있다.

따라서 기존 연구의 단점을 개선하도록 EA를 이용하여 시간지연을 갖는 적분시스템용 PID 제어기의 동조규칙을 체계적으로 얻어 최적의 파라미터 값들을 적용시켜 보다 나은 성능의 제어기를 제안하고자 한다.
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제어계측공학과 > Thesis
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