비례-적분(Proportional-Integral: PI)제어기는 증기온도 제어시스템에 cascade형태로 널리 사용된다. Windup 현상은 PI 제어기의 출력이 포화될 때 나타나며, 성능 저하를 야기한다. 플랜트 입력은 전형적으로 정해진 최대 값으로 제한되며, 그로 인하여 플랜트 입력에 따라 일관된 적분 상태가 나타나지 않고 크게 증가하는 ...
비례-적분(Proportional-Integral: PI)제어기는 증기온도 제어시스템에 cascade형태로 널리 사용된다. Windup 현상은 PI 제어기의 출력이 포화될 때 나타나며, 성능 저하를 야기한다. 플랜트 입력은 전형적으로 정해진 최대 값으로 제한되며, 그로 인하여 플랜트 입력에 따라 일관된 적분 상태가 나타나지 않고 크게 증가하는 적분 포화현상이 발생한다. 적분 포화현상은 큰 오버슈트와 늦은 정착시간, 때에 따라서는 출력 응답의 불안정을 야기한다. 물리적으로 의미가 있는 과열기와 과열저감기를 모델링하였다. 모델 파라미터는 태안 화력발전소 6호기의 현장 운영 데이터를 바탕으로 얻었다. 모델 파라미터의 추정에는 MATLAB 함수의 idnlgrey()와 pem()을 사용하여 예측하였다. 과열기의 온도 제어시스템에서 스프레이 밸브의 개도는 보통0 %~100 %이다. 보일러 시스템에서는 시스템 입력을 엄격하게 제한하는 두 개의 패스 A, B를 가지고 있다. Windup 현상은 증기 온도 제어시스템에 심각한 영향을 줄 수 있다. 이를 해결하기 위해 적분 상태 예측기를 가지는 anti-windup PI 제어기를 제안한다. 제안한 방법을 조건 적분(conditional integration)방법과 역추적 계산(tracking back calculation)방법의 anti-windup PI제어기와 비교, 평가한다. Anti-windup은 PI 평면에서 분석과 평가를 쉽게 할 수 있다. 제안한 anti-windup 방법을 Final및 Platen 과열기가 있는 화력 발전소의 증기 온도제어에 적용하였다. 기존의 PI 제어기와 제안한 anti-windup PI 제어기의 제어성능을 비교, 평가한 결과, 제안한 제어기는 증기온도 제어시스템의 성능을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대한다.
비례-적분(Proportional-Integral: PI)제어기는 증기온도 제어시스템에 cascade형태로 널리 사용된다. Windup 현상은 PI 제어기의 출력이 포화될 때 나타나며, 성능 저하를 야기한다. 플랜트 입력은 전형적으로 정해진 최대 값으로 제한되며, 그로 인하여 플랜트 입력에 따라 일관된 적분 상태가 나타나지 않고 크게 증가하는 적분 포화현상이 발생한다. 적분 포화현상은 큰 오버슈트와 늦은 정착시간, 때에 따라서는 출력 응답의 불안정을 야기한다. 물리적으로 의미가 있는 과열기와 과열저감기를 모델링하였다. 모델 파라미터는 태안 화력발전소 6호기의 현장 운영 데이터를 바탕으로 얻었다. 모델 파라미터의 추정에는 MATLAB 함수의 idnlgrey()와 pem()을 사용하여 예측하였다. 과열기의 온도 제어시스템에서 스프레이 밸브의 개도는 보통0 %~100 %이다. 보일러 시스템에서는 시스템 입력을 엄격하게 제한하는 두 개의 패스 A, B를 가지고 있다. Windup 현상은 증기 온도 제어시스템에 심각한 영향을 줄 수 있다. 이를 해결하기 위해 적분 상태 예측기를 가지는 anti-windup PI 제어기를 제안한다. 제안한 방법을 조건 적분(conditional integration)방법과 역추적 계산(tracking back calculation)방법의 anti-windup PI제어기와 비교, 평가한다. Anti-windup은 PI 평면에서 분석과 평가를 쉽게 할 수 있다. 제안한 anti-windup 방법을 Final및 Platen 과열기가 있는 화력 발전소의 증기 온도제어에 적용하였다. 기존의 PI 제어기와 제안한 anti-windup PI 제어기의 제어성능을 비교, 평가한 결과, 제안한 제어기는 증기온도 제어시스템의 성능을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대한다.
Proportional-integral (PI) control has been widely used as a cascaded form of control in the steam temperature control system. The windup phenomenon appears and results in the performance degradation when the PI controller output is saturated. Since the plant input is typically limited to a prescrib...
Proportional-integral (PI) control has been widely used as a cascaded form of control in the steam temperature control system. The windup phenomenon appears and results in the performance degradation when the PI controller output is saturated. Since the plant input is typically limited to a prescribed maximum value, the integral state is not consistent with the plant input and becomes very large, which causes the integral windup phenomenon. There exists a large overshoot, a slow settling time, and, sometimes, even instability in the output response. The superheater and attemperator are modeled physically and the modeling parameters are identified by using on-site operational data of Taean Thermal Power Plant Unit 6. The model parameters are estimated by using MALTAB functions idnlgrey() and pem(). In the superheater temperature control system, the spray valve opening is usually limited to 0% and 100%. The boiler system has two pass, A and B, there is very strong limit in the system inputs. The windup phenomenon will be very serious in the steam temperature control system. The anti-windup PI controller with the integral state prediction is proposed. The proposed one is compared and evaluated with two categories of anti-windup PI controllers such as conditional integration and tracking back calculation schemes. The anti-windup scheme can be easily analyzed and evaluated on the PI plane in detail. The proposed anti-windup method will be applied to the steam temperature control in the thermal power plant with the Final and Platen superheaters. The control performance is compared and evaluated for the conventional PI controller and the proposed anti-windup PI controller. The proposed controller can largely improve the steam temperature control system.
Proportional-integral (PI) control has been widely used as a cascaded form of control in the steam temperature control system. The windup phenomenon appears and results in the performance degradation when the PI controller output is saturated. Since the plant input is typically limited to a prescribed maximum value, the integral state is not consistent with the plant input and becomes very large, which causes the integral windup phenomenon. There exists a large overshoot, a slow settling time, and, sometimes, even instability in the output response. The superheater and attemperator are modeled physically and the modeling parameters are identified by using on-site operational data of Taean Thermal Power Plant Unit 6. The model parameters are estimated by using MALTAB functions idnlgrey() and pem(). In the superheater temperature control system, the spray valve opening is usually limited to 0% and 100%. The boiler system has two pass, A and B, there is very strong limit in the system inputs. The windup phenomenon will be very serious in the steam temperature control system. The anti-windup PI controller with the integral state prediction is proposed. The proposed one is compared and evaluated with two categories of anti-windup PI controllers such as conditional integration and tracking back calculation schemes. The anti-windup scheme can be easily analyzed and evaluated on the PI plane in detail. The proposed anti-windup method will be applied to the steam temperature control in the thermal power plant with the Final and Platen superheaters. The control performance is compared and evaluated for the conventional PI controller and the proposed anti-windup PI controller. The proposed controller can largely improve the steam temperature control system.
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