PID제어기

소개글

PID제어기 기초 지식 및 관련예제 MATLAB 풀이, 설계

목차

1. 서론

2. 제어기
2.1 비례(P) 제어기
2.1.1 비례(P) 제어기의 구성
2.1.2 비례(P) 제어기의 설계
2.2 비례적분(PI) 제어기
2.2.1 비례적분(PI) 제어기의 구성
2.2.2 비례적분(PI) 제어기의 설계
2.3 비례미분(PD) 제어기
2.3.1 비례적분(PD) 제어기의 구성
2.3.2 비례적분(PD) 제어기의 설계
2.4 비례적분미분(PID) 제어기
2.4.1 비례적분미분(PID) 제어기의 구성
2.4.2 비례적분미분(PID) 제어기의 설계

3. Discussion

본문내용

1. 서론

최근 제어이론의 급격한 발전에도 불구하고 실제의 산업현장에서는 구조가 간단하며, 제어성능이 우수하고 파라미터 조정을 비교적 쉽게 할 수 있는 PID(Proportional and Integral and Derivative)제어기가 광범위하게 사용되고 있다.
적응 제어 등의 현대제어이론 보다 PID 제어 알고리즘에 친숙해져 있으며, PID 제어기의 운전과 동조에 관한 많은 경험을 갖고 있고, 또한 새로운 제어이론을 적용하였을 경우 이에 따른 경제적 이득을 예측 할 수 없는 등의 여러 가지 이유로 PID 제어기는 아직도 산업 현장에서 가장 보편적으로 운영되는 제어 알고리즘이다. 비록 다양한 PID 제어기 설계 방법으로 연구되고 있지만 아직까지도 Ziegler-Nichols의 임계 진동법이 널리 쓰이고 있다. Ziegler-Nichols의 스텝응답법과 한계 감도법을 시작으로 Cohen-Coon방법, CHR 방법, 내부모델제어 방법, 스텝응답의 모멘트에 근거한 방법, 절대오차적분법, 시간가중 절대오차적분법, 오차제곱적분법 등이 발표되었고, 자기적응, 자기동조, 전문가 시스템의 응용, 퍼지 알고리즘의 응용 등을 적용한 다양한 방법들이 연구되고 있다. 그러나 이와 같은 수많은 연구에도 불구하고 대부분의 PID제어기들은 실제적으로 빈약한 동조성능을 보이고 있다. 그 주요원인을 대부분의 동조방법들이 1차 및 2차의 모델과 같은 특별한 플랜트와 상황에 대해 유도되어 그 자신의 영역에서만 잘 적용되기 때문이다. 동조성능이 개선되고 일반적인 플랜트와 상황에 대해 유도된 경우에는 계산의 복잡성이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 또한 PID 제어 알고리즘은 화학공정 같은 비선형 특성이 크거나, 시정수가 큰 공정에는 적합하지 못하다. PID 제어기는 비 선형성이 적거나, 동작 영역이 적은 범위로 제한되어 있을 때에 종종 적합하게 사용될 수 있고, 동작 영역이 큰 비 선형 공정에 대해서는 선형구간으로 분할하여 각각의 선형영역에 대한 제어기를 구성하고, 적합한 제어기를 선정하여 사용하는 Gain scheduling 기법을 사용하거나, Model-based 비 선형 제어 기법을 사용하여 제어할 수 있지만, 이러한 방법은 정확한 공정모델을 필요로 한다. 따라서 일반적인 선형공정에 대하여 전반적으로 우수한 제어성능과 계산의 용이성을 갖는 모델 축소법을 포함한 범용적인 PID 설계방법이 요구된다.

참고 자료

[참고문헌]
정헌술. 『MATLAB 제어시스템 해석 및 설계』 아진.
신윤기. 『(전기 전자 공학도를 위한)자동제어 Automatic control systems engineering』 인터비젼.
양주호. 『(제어시스템의 설계를 위한) 자동제어』 두양사.

[관련사이트]
http://www.naver,com
http://www.daun.net
http://www.google,com