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본 논문은 화학 공정 등에서 많이 사용되는 물탱크 시스템의 비선형적인 특성을 지닌 밸브를 제어하기 위해 PID 제어기를 사용하여 물탱크의 레벨을 효율적으로 제어하는 방안에 대하여 연구하였다. PID 제어기의 Gain 값 튜닝에 있어서 면역 알고리즘에 유전 알고리즘을 접목시킨 새로운 형태의 알고리즘을 이용하는 방법을 제안하였다. 본 알고리즘은 유전 알고리즘이 가지고 있는 Mutation과 Crossover 개념을 도입하여 면역 알고리즘의 전역 탐색 기능을 보강하고, 면역 알고리즘의 Memory cell을 통한 유전 알고리즘의 국부수렴의 단점을 보완하는 구조를 지니고 있다.

제안된 알고리즘을 이용한 PID 제어기의 성능을 확인하기 위해 실제 공정을 재현한 축소 모델을 제작하였다. 실제 실험 데이터를 이용하여 ...

본 논문은 화학 공정 등에서 많이 사용되는 물탱크 시스템의 비선형적인 특성을 지닌 밸브를 제어하기 위해 PID 제어기를 사용하여 물탱크의 레벨을 효율적으로 제어하는 방안에 대하여 연구하였다. PID 제어기의 Gain 값 튜닝에 있어서 면역 알고리즘에 유전 알고리즘을 접목시킨 새로운 형태의 알고리즘을 이용하는 방법을 제안하였다. 본 알고리즘은 유전 알고리즘이 가지고 있는 Mutation과 Crossover 개념을 도입하여 면역 알고리즘의 전역 탐색 기능을 보강하고, 면역 알고리즘의 Memory cell을 통한 유전 알고리즘의 국부수렴의 단점을 보완하는 구조를 지니고 있다.

제안된 알고리즘을 이용한 PID 제어기의 성능을 확인하기 위해 실제 공정을 재현한 축소 모델을 제작하였다. 실제 실험 데이터를 이용하여 모델링 하는 방법으로 공정 대상의 시뮬레이터를 구성하였으며, 시뮬레이터의 성능을 실제 공정과 비교하였다. 또한 시스템의 전달함수가 아닌 모델을 직접적으로 사용하여 알고리즘을 구성하여 최적 Gain 탐색에 이용하였다.

추가적으로 공정에 사용되는 밸브의 시간지연 문제를 보완 하고자 보상기를 설계하였다. 본 연구의 성능 평가를 위해 실험 결과는 Ziegler Nichols 방법을 이용한 PID 제어기를 사용하였을 때의 결과와 비교 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

An effective PID control method is studied in this thesis for the level process control using valves with nonlinear characteristics in water tank which is being widely used in chemical plant. A new form of immune algorithm combined with genetic algorithm for gain tuning of PID controller is proposed...

An effective PID control method is studied in this thesis for the level process control using valves with nonlinear characteristics in water tank which is being widely used in chemical plant. A new form of immune algorithm combined with genetic algorithm for gain tuning of PID controller is proposed. The proposed algorithm is reinforced to its performance of across searching space by adopting crossover and mutation procedures used in genetic algorithm. Also it makes up local convergence by memory cell in the immune algorithm.

The sub-scale model of real process is constructed for a performance test of PID controller employing the proposed Immune-Genetic Algorithm. Simulator is composed from modeling in terms of real experiment data and compared with real process. Also algorithm is constructed and used to search for the optimal gain not by transfer function but by direct use of model based on real physical experimental study.

Furthermore in order to improve time delay problem in the process, general compensator is designed. In order to confirm the experimental performance of proposed method in this study, comparison is made with system response under the PID controller utilizing conventional Ziegler-Nichols tuning method.

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