가변속 냉동시스템의 견실 온도 제어를 위한 구조화 불확실성 기반의 u-Synthesis 제어기 설계 (u-Synthesis Controller Design Based on Structured Uncertainty of a Variable Speed Refrigeration System for Robust Temperature Control)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 33권 / 12호 / 619 ~ 632페이지
· 저자명 : 김인아, 정석권

초록

본 논문에서는 가변속 냉동시스템의 견실 온도 제어를 위해 실용적인 전달함수 모델을 기반으로 구조화 특이치 개념을 적용한 -제어기를 설계하였다. 모델의 불확실성은 실험으로 구한 전달함수 공칭모델의 최대 변동 범위를 30%로 고려하여 제어대상을 구성하였다. 또한 외란과 모델 불확실성의 영향을 억제하기 위해 주파수 가중함수를 설정하였고, 견실 안정과 견실 성능을 보장하는 혼합감도문제로 정식화한 후, 이를 바탕으로 일반화 제어대상을 구성하여 -제어기를 설계하였다. 설계한 -제어기는 시뮬레이션과 실험을 통해 그 타당성을 검증하였고, PI 제어기와의 비교를 통해 그 유효성을 확인하였다. 본 논문에서 얻은 주요 결론은 다음과 같다.




(1) 구조화 특이치를 이용한 -제어기는 최대 의 열부하 외란과 최대 의 모델 불확실성 하에서도 엄밀한 온도제어를 달성함으로써 견실 안정성과 견실 성능을 보장함을 보였다.
(2) 설계한 -제어기는 열부하 외란 변동 시, PI 제어기보다 과도 특성 및 정상 특성이 우수하게 나타남으로써 더 견실한 제어 성능을 보였다.
(3) 설계한 -제어기는 잡음을 포함한 모델 불확실성 하에서도 가중함수의 주파수 정형을 통해 잡음의 영향을 최소화함으로써 PI 제어기에 비해 조작량을 현저히 안정화시켜 압축기의 안정적 운전이 가능하였다.

영어초록

This paper investigates -synthesis robust control for a variable speed refrigeration system to enhance robustness against model uncertainty and external disturbance. As the practical transfer function model obtained by experiments to design a controller inevitably contains model uncertainties such as unmodeled dynamics and modeling errors, a robust controller is necessary to track references in the system. Target temperature and superheat were simultaneously controlled in the system by adjusting rotating speed of compressor and opening angle of an electronic expansion valve respectively. Moreover, the -synthesis controller treats model uncertainty as structured perturbation; it is designed using structured singular value. It is shown that the -synthesis approach which takes structured uncertainties into account provides robust control performance against both dynamic perturbations including modeling errors and external disturbances. The validity of the proposed method was demonstrated by simulations and experiments.

참고자료

· 없음