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문제 정의
- 바렐에 대한 어떠한 제어기도 없는 초기의 상황에서 흔히 쓰이는 스탭응답(step response)법을 통하여 얻은 시스템 모델을 이용한 간단한 PI 제어기를 설계 해보자. 즉, 각 히터에 일정 크기의 스탭입력(step input)을 넣어서 온도데이터를 수집하고 이 데이터에 대해 시스템식별(system identification) 을 통해 간단한 모델을 만든다.
- 본 논문에서는 바렐의 구조적인 특징으로 인해 호퍼에 가까운 부분의 온도제어가 쉽다는 사실을 이용한 PI 제어기를 제안하였으며, 일정 시간동안 변할 수 있는 최대 제어 입력의 크기를 제한함으로써 모든 가능한 온도 범위에 대해 만족할 만한 성능을 가지는 제어기를 설계할 수 있었다.
- 그러나 현재까지 사용되고 있는 이러한 방식의 제어기는 바렐의 동작 온도 범위가 달라질 때마다 튜닝을 다시 해야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복할 수 있는 가능성을 타진하기 위하여 자동튜닝 기능을 배재한 채 고정된 PI 제어기를 이용하여 모든 동작 온도 범위에서 만족할 만한 제어가 가능한지 살펴보았다. 바렐의 구조적인 특징을 이용한 캐스케이드 형식의 입력 제한을 가지는 PI 제어기를 제안하였으며 만족스러운 성능을 가짐을 실험을 통하여 확인할 수 있었다.
- 즉, 동일한 제어기를 사용해도 바렐의 온도가 변함에 따라 오버슛이 달라질 것을 예상할 수 있으며 바렐의 온도가 높아질수록 이러한 오버슛은 작아질 것이다. 본 절에서는 목표한 성능을 내지는 못하지만 적절한 시간에 목표온도에 도달 할 수 있도록 하는 초기의 제어기를 우선 설계한다.
- 3%의 성분 범위를 가지고 있으며, 금속의 물성(비열과 열전도도)은 주로 탄소 함유량에 의해 결정된다. 질화강의 전형적인 탄소 함유량과 비슷한 탄소 함유량을 갖는 철의 물성을 참고하여 질화강의 온도에 따른 물성의 특징을 살펴보자. 그림 3은 탄소 함유량이 0.
가설 설정
- 이제 zone 4의 입력을 제한해보자. 바렐의 동작 온도 범위에 대해 zone 4의 입력제한 효과를 살펴보기 위하여 모든 영역의 목표 온도가 150℃, 350C 인 상황을 가정하자. 본 연구에서는 목표 온도 설정이 변경된 시점에서 20분간 최대로 변할 수 있는 입력의 크기를 조절하였다.
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