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함정용 가스터빈 엔진의 속도제어를 위한 IMC 기반 PID 제어기 설계

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dc.contributor.advisor 소명옥 -
dc.contributor.author 이찬하 -
dc.date.accessioned 2024-01-03T16:10:05Z -
dc.date.available 2024-01-03T16:10:05Z -
dc.date.created 2022-09-06 -
dc.date.issued 2022 -
dc.identifier.uri http://repository.kmou.ac.kr/handle/2014.oak/13088 -
dc.identifier.uri http://kmou.dcollection.net/common/orgView/200000642574 -
dc.description.abstract Gas turbine engines are often used in propulsion systems and power supply systems to meet the Required Operational Capability of Warships. A precise speed control system is necessary for the stable performance of such a gas turbine engine. Detailed mathematical modeling and sophisticated controller design are critical to achieving excellent control response in a variety of warship operating environments. In this paper, an IMC-based PID controller design method is proposed that can simultaneously improve set-point tracking and disturbance suppression performance of warship propulsion gas turbine engines. The engine is modeled by dividing it into a gas turbine assembly and a fuel metering unit. First, the gas turbine assembly is represented as a first-order linear model at four operating points, and then uses warship commissioning data to secure the realism and accuracy of the mathematical model. Next, the fuel metering unit is represented as a Second-order linear model and combined with the gas turbine assembly model to derive the entire control object. For model-based controller design, the control object is approximated to a FOPTD model. This approximated FOPTD model is derived in the form of a PID controller using the IMC technique, and an IMC-based PID controller with excellent tracking performance and disturbance suppression ability is designed. The designed controller comprehensively performs simulation by applying it to the nominal model and the parameter uncertainty model in the four operating areas, and verifies the validity and robustness of the proposed controller compared with the existing control method. -
dc.description.tableofcontents 제 1 장 서론 1 1.1 연구 배경 및 동향 1 1.2 연구내용과 구성 3 제 2 장 함정용 가스터빈 엔진의 개요 5 2.1 가스터빈 엔진 기반의 추진 및 전력공급 시스템 5 2.1.1 기관제어시스템 6 2.1.2 추진 및 전력공급용 가스터빈 엔진 8 2.2 가스터빈 엔진의 종류 9 2.2.1 LM-2500 가스터빈 엔진 11 2.2.2 LM-500 가스터빈 엔진 12 2.2.3 MT-30 가스터빈 엔진 13 2.2.4 AG9140 가스터빈 발전기 14 2.3 가스터빈 엔진의 구조 14 2.3.1 가스터빈 조립체 15 2.3.2 연료공급계통 17 제 3 장 함정용 가스터빈 엔진의 모델링 23 3.1 가스터빈 조립체의 수학적 모델 24 3.1.1 가스발생기 모델링 24 3.1.2 가스발생기 모델 파라미터 26 3.2 연료계량장치의 수학적 모델 29 3.2.1 연료계량장치 모델링 29 3.2.2 연료계량장치 모델 파라미터 31 3.3 가스터빈 엔진 전체의 수학적 모델 33 제 4 장 함정용 가스터빈 엔진의 제어기 설계 35 4.1 모델 GPi의 FOPTD 식별 35 4.2 PID 제어기 42 4.3 IMC 시스템 43 4.4 IMC 기반의 PID 제어기 46 제 5 장 시뮬레이션 및 고찰 51 5.1 IMC 기반 PID 제어기 동조 52 5.2 제어기의 성능 평가지수 53 5.3 동작점별 제어기 성능 55 5.3.1 동작점이 6000[rpm]인 경우 55 5.3.2 동작점이 7000[rpm]인 경우 63 5.3.3 동작점이 8000[rpm]인 경우 71 5.3.4 동작점이 9000[rpm]인 경우 79 5.4 IMC 기반 PID 제어기의 성능 고찰 87 제 6 장 결론 91 참고문헌 93 국문초록 99 -
dc.format.extent 113 -
dc.language kor -
dc.publisher 한국해양대학교 대학원 -
dc.rights 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. -
dc.title 함정용 가스터빈 엔진의 속도제어를 위한 IMC 기반 PID 제어기 설계 -
dc.title.alternative Design of an IMC-Based PID Controller for Speed Control of Warships G/T Engines -
dc.type Dissertation -
dc.date.awarded 2022-08 -
dc.embargo.terms 2022-09-06 -
dc.contributor.alternativeName Chan-Ha Lee -
dc.contributor.department 대학원 해양군사학과 -
dc.contributor.affiliation 한국해양대학교 대학원 해양군사학과 -
dc.description.degree Doctor -
dc.identifier.bibliographicCitation 이찬하. (2022). 함정용 가스터빈 엔진의 속도제어를 위한 IMC 기반 PID 제어기 설계. -
dc.subject.keyword gas turbine assembly, FMU, FOPTD, IMC, PID controller -
dc.contributor.specialty 제어공학 -
dc.identifier.holdings 000000001979▲200000002983▲200000642574▲ -
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