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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 응축형 가스보일러의 제어 알고리즘 개발을 위한 시스템 동적모델을 개발한 후 간단한 제어 알고리즘을 적용하여 동적 모델의 제어성능을 확인하는 것을 목적으로 한다(3)
가설 설정
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2.1 송풍기
송풍기형식으로 BLDC(brushless direct current) 모터 타입을 가정하였다. 송풍기의 동적 모델로는 식(1)과 같이 신호가 입력되면 그에 해당되는가 출력되게 구성하였다.
- 가스밸브는 연소기로 들어가는 Sg.에 따라 ingas를 비례적으로 조절하는 공기비례제어식으로 가정하였다. 가스밸브의 동적모델로 식(2)와 같이 신호가 입력되면 해당되는가 출력되게 구성하였다.
- 펌프는 3단 제어가 가능하다고 가정하였다. 펌프의 동적모델로 식(3)과 같이 신호가 입력되면 해당 mwater가 출력이 되도록 구성하였다.
- 보일러 열교환기의 동적모델은 시간지연이 있는 1차모델로 가정하였다. 동적값인 esupply 와estack 은 정적모델에서 계산된 ewater.
- 온수 열교환기의 동적모델로는 식(19)와 같이 시간 지연이 있는 1차모델로 가정하였다.
- 개발된 가스보일러 시스템 제어모델의 동적 특성을 확인하기 위하여 Fig. 6과 같은 제어 흐름도를 가정하였다. 그림에서 보듯이 공급수 온도설정 알고리즘에 의해 공급수 온도가 설정되고 가스 밸브, 송풍기, 펌프 제어 알고리즘에 의해 가스 밸브, 송풍기, 펌프의 위치가 제어된다.
- 여기서 e(Z)는 공급수 설정값과의 온도차, m(t) 는 가스밸브의 위치, %는 0.8, K는 0.05로 가정하였다. 송풍기는 가스밸브의 제어위치에 따라 연료와 공기의 연공비에 연동되어 제어 되었으며 펌프는 Fig.
- 현재 50평형대에 사용되는 37kW급 보일러로서 송풍기, 가스밸브, 펌프의 최대유량이 41.76 kg/h, 2.43kg/h, 1587kg/h인 시스템의 각종 동적 데이터를 Table 1과 같이 가정한 후 시뮬레이션프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 제어성능을 확인하기 위하여 Fig.
- 43kg/h, 1587kg/h인 시스템의 각종 동적 데이터를 Table 1과 같이 가정한 후 시뮬레이션프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 제어성능을 확인하기 위하여 Fig. 10과 같은 15 ℃에서 시 작하여 최대 40 ℃까지 증가하였다가 다시 15 ℃로 감소하는 시 간별 환수온도를 가정하였다.
- 개발된 동적모텔의 유용성을 확인하기 위하여 공급수 온도 설정 알고리즘과 공급수 온도 제어 알고리즘을 가정한 후 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 제어성능을 확인하였다. 시뮬레이션 결과 개발된 동적모델은 응축형 가스보일러 시스템의 제어 알고리즘 개발에 적절히 사용 가능함이 확인되었다.
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