[공정실험] 공정제어 결과보고서

소개

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목차

1. 실험결과
1) 각 Controller의 level, voltage of pump graph
2) P controller와 I controller의 Parameter
3) Disturbance가 존재할 때

2. 결과논의
1) Feedforward제어
2) Tank1과 PI 제어기를 포함하는 전체 시스템의 전달 함수
3) P 제어
4) I 제어
5) 각 상수 계산
6) 오차 원인과 개선 방안
7) Disturbance 존재 시 PI control
8) P 제어의 한계점
9) Reset windup 현상과 해결방안
10) D제어가 포함된 제어의 문제점과 해결방안
11) 1차 공정시스템이 발산하지 않고 안정하기 위한 조건

3. 결론

4. 참고문헌

본문내용

6) 오차 원인과 개선 방안
(1) P 제어
정상상태가 오래 지속되기는 하지만, 그 사이에서도 진동을 하고 있기 때문에 명확한 K값을 구했다고 할 수 없다. K를 계
산할 때, 정상상태로 보이는 일부분의 평균을 이용하였다. 만약 K과 과대평가되었다면, 이에 따른 K*와 τ
∗역시 과대평가
된다. 또한 첫 정상상태일때 Level이 10cm가 아니라 실제로 10.18cm정도이다. 이로 인해 새로운 Setpoint에 대한 Level
of steady state는 측정보다 더 낮을 수 있으며, 실험에서 도출했던 K보다 더 낮은 값을 갖게 될 것이고, K*와 τ
∗역시 실제
보다 낮은 값이 도출되었다고 추측할수 있다. 이를 해결하기 위해 여러번 실험을 수행하여 새로운 parameter(kv, A, a)를
다시 구하여, 센서와 Level간의 관계식을 다시 구하여 오차를 줄인다.
(2) I 제어
앞서 언급한 것처럼, KI=1인 경우에 필요한 Voltage of pump가 12V를 넘어가는 구간이 있다. 하지만 기기의 최대 전압에
의해 12V를 유지할 수 밖에 없어, 올라가야할 수위만큼 올라 가지 못하게 되고, 이에 따라 전체 시스템 자체의 동특성이
변하게 된다. 즉 Overshoot이 이론보다 작게 나타나므로, Damping coefficient는 과대평가되었고, 이에따라 K*와 τ
∗가 실
제보다 작게 나타난다. 이는 기기의 최대전압을 넘어가지 않는 범위 내에서 KI를 바꾸어 실험하면 오차를 줄일 수 있다.
(3) PI 제어
PI제어는 P제어와 I제어의 단점을 보완한다. P제어의 경우 이전 Steady state로 인하여 Offset이 존재하는데, I 제어의 적분
항으로 offset을 제거할 수 있다. 또한 I제어의 경우 Oscillation이 매우 크게 나타나는데, P제어와 합쳐지면서 전압과 수위
의 감쇄비가 커지게 되고, 기계고장의 원인을 줄일 수 있다. 이 현상 모두 실험을 통해서 확인할 수 있다.

참고자료

· Seborg et, al. 『Process dynamics and control techniques』, 4th, WILEY, 2017