오버슈트를 제한하는 실시간 적응형 PID 온도제어

본 논문에서는 새로운 실시간 적응형 PID 온도제어 기법을 제안한다. 제어대상을 표현하는 모델을 도입하여 오버슈트가 발생하지 않도록 하는 기법이다. 오버슈트의 원인이 되는 과도한 적분을 막기 위해 적분 제어량이 실시간 으로 모델의 열손실을 추종하도록 적분 이득을 조정한다. 기본적으로 비례 제어는 오버슈트를 유발하지 않는다. PID 제어에서 오버슈트의 발생 원인은 적분에서 기인한다. 기존의 PID 제어는 적분이 비례 제어에 종속되고 게인이 상수 로 고정되었다. 그 결과 서로에게 부정합되는 두 이득을 적용하면 과도한 오버슈트가 발생할...

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Published inJournal of the convergence on culture technology : JCCT Vol. 9; no. 6; pp. 957 - 966
Main Author 남진문
Format Journal Article
LanguageKorean
Published 31.12.2023
Subjects
PID Algorithm
Temperature Control
PID 알고리즘
적응형 제어
Adaptive Control
모델
Overshoot
model
온도제어
오버슈트
PID
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ISSN2384-0358
2384-0366

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Abstract 본 논문에서는 새로운 실시간 적응형 PID 온도제어 기법을 제안한다. 제어대상을 표현하는 모델을 도입하여 오버슈트가 발생하지 않도록 하는 기법이다. 오버슈트의 원인이 되는 과도한 적분을 막기 위해 적분 제어량이 실시간 으로 모델의 열손실을 추종하도록 적분 이득을 조정한다. 기본적으로 비례 제어는 오버슈트를 유발하지 않는다. PID 제어에서 오버슈트의 발생 원인은 적분에서 기인한다. 기존의 PID 제어는 적분이 비례 제어에 종속되고 게인이 상수 로 고정되었다. 그 결과 서로에게 부정합되는 두 이득을 적용하면 과도한 오버슈트가 발생할 수 있었다. 그러나 제안 하는 적응형 제어는 적분 제어량이 항상 열손실을 초과하지 않도록 능동적으로 오버슈트를 제거한다. 따라서 제안하는 기법에 따라 튜닝 실험이 필요 없는 적응형 PID 제어를 실현할 수 있다.
AbstractList 본 논문에서는 새로운 실시간 적응형 PID 온도제어 기법을 제안한다. 제어대상을 표현하는 모델을 도입하여 오버슈트가 발생하지 않도록 하는 기법이다. 오버슈트의 원인이 되는 과도한 적분을 막기 위해 적분 제어량이 실시간 으로 모델의 열손실을 추종하도록 적분 이득을 조정한다. 기본적으로 비례 제어는 오버슈트를 유발하지 않는다. PID 제어에서 오버슈트의 발생 원인은 적분에서 기인한다. 기존의 PID 제어는 적분이 비례 제어에 종속되고 게인이 상수 로 고정되었다. 그 결과 서로에게 부정합되는 두 이득을 적용하면 과도한 오버슈트가 발생할 수 있었다. 그러나 제안 하는 적응형 제어는 적분 제어량이 항상 열손실을 초과하지 않도록 능동적으로 오버슈트를 제거한다. 따라서 제안하는 기법에 따라 튜닝 실험이 필요 없는 적응형 PID 제어를 실현할 수 있다.
In this paper, we propose a new real-time adaptive PID temperature control technique. This is a technique that prevents overshoot by introducing a model that represents the control object. To prevent excessive integration that causes overshoot, integral control adjusts the integral gain to track the heat loss of the model in real time. In the conventional PID control, the integration was dependent on proportional control and the gain was fixed to a constant. As a result, applying two gains that mismatch each other could cause excessive overshoot. However, the proposed adaptive control actively eliminates overshoot so that the integral control amount does not always exceed the heat loss. The cause of overshoot in PID control is integration. Basically, proportional control does not cause overshoot. Therefore, according to the proposed technique, adaptive PID control without the need for tuning experiments can be realized. 본 논문에서는 새로운 실시간 적응형 PID 온도제어 기법을 제안한다. 제어대상을 표현하는 모델을 도입하여 오버슈트가 발생하지 않도록 하는 기법이다. 오버슈트의 원인이 되는 과도한 적분을 막기 위해 적분 제어량이 실시간으로 모델의 열손실을 추종하도록 적분 이득을 조정한다. 기본적으로 비례 제어는 오버슈트를 유발하지 않는다. PID 제어에서 오버슈트의 발생 원인은 적분에서 기인한다. 기존의 PID 제어는 적분이 비례 제어에 종속되고 개인이 상수로 고정되었다. 그 결과 서로에게 부정합되는 두 이득을 적용하면 과도한 오버슈트가 발생할 수 있었다. 그러나 제안하는 적응형 제어는 적분 제어량이 항상 열손실을 초과하지 않도록 능동적으로 오버슈트를 제거한다. 따라서 제안하는 기법에 따라 튜닝 실험이 필요 없는 적응형 PID 제어를 실현할 수 있다.
Author 남진문
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TableOfContents 요약 Abstract Ⅰ. 서론 1. PID 알고리즘의 동작과 우수성 2. PID 튜닝의 필요성 3. PID 알고리즘의 성능 4. 오버슈트와 안정시간 5. 적응형 제어의 필요성 Ⅱ. 적응형 온도제어 1. 적응형 제어를 위한 모델의 도입 2. 모델을 이용한 기존의 PID 온도제어 3. 적응형 제어를 위한 게인의 검출 과정 4. 적응형 제어의 오버슈트 제한 5. 제어대상의 식별과 게인 검출 6. 오버슈트 제거를 위한 프로그램 구현 7. 적응형 PID 제어 결과의 분석 Ⅲ. 실험 및 결과 분석 1. 적응형 제어의 실험 결과 2. 적응형 제어 실험 결과의 비교 분석 Ⅳ. 결론 References
Title 오버슈트를 제한하는 실시간 적응형 PID 온도제어
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