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시간지연 시스템 제어를 위한 적응제어 알고리즘 개발
Development of the Adaptive Algorithm for Time Delay Systems 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.13 no.1, 2009년, pp.36 - 40  

이순영 (경상대학교 전기전자공학부)

초록
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시간지연 시스템 제어에서 시스템 모델과 외란에 대한 정보를 정확히 구할 수 있으면 스미스 예측제어기를 이용하여 이상적인 출력 특성을 얻을 수 있다. 따라서 본 논문에서는 모델링 오차 및 외란이 존재하는 시간지연 시스템을 효과적으로 제어할 수 있는 적응제어 알고리즘을 제시하였다. 이를 위하여 시스템 모델과 외란을 검출 할 수 있는 적응관측자 및 적응 알고리즘을 제안하였으며 이 신호들을 이용한 스미스 예측제어기를 구성하였다. 그 결과 모델링 오차 및 외란의 영향을 소거할 수 있는 제어기를 설계 할 수 있었다. 이렇게 구성된 제어기에 대하여 컴퓨터 시뮬레이션을 행하여 제안된 시스템의 효용성 및 우수성을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In control of time delay systems, if the informations about the system model and the disturbance can be estimated exactly, the ideal response can be achieved by using Smith predictor controller. Therefore, in this paper, an adaptive algorithm is proposed to control time delay systems existing modell...

주제어

#Adaptive control   #Adaptive observer   #Smith predictor controller   #Time delay system  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 외란이 존재하는 시간지연 시스템을 효과적으로 제어할 수 있는 적응제어 알고리즘을 개발하였다. 입력에 인가된 외란을 검출하고 모델을 식별할 수 있는 적응 관측자를 설계하여 제어계를 구성하였다.
  • 이에 본 논문에서는 모델링 편차 및 외란이 존재하는 경우의 시간지연 시스템 제어를 위한 새로운 적응제어 알고리즘을 제안하였다. 이를 위하여 플랜트 파라미터 및 플랜트에 인가되는 외란을 추정할 수 있는 적응관측자를 구성하였으며, 적응관측자로부터 검출된 신호들을 스미스예측제어기의 모델부분에 인가시킴으로써 모델링 오차 및 외란의 영향을 빠르게 소거할 수 있도록 하였다.

가설 설정

  • 위 플랜트는 비최소 위상시스템이며 A와 B는 미지이며 C는 측정가능 하다. 또 T는 지연시간이고 d(|d| ≦ v)는 외란으로 최대치v는 알고 있다고 가정한다.
  • 불안정한 계로는 다음과 같은 전달함수를 가정하여 시뮬레이션 하였다.
  • 입력 및 외란은 앞의 경우와 같이 단위계단 함수 및 0.7로 가정하였으며, 제어기도 앞의 경우와 같이 가정하였다.
  • 입력은 단위 계단함수를 사용하였으며 외란은 0.7로 가정하였다. 제어기로는 전체계의 안정도를 고려하여 다음과 같은 PID 제어기를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
시간지연을 포함하는 제어계의 어떠한 문제로 인해 현재 제어량 예측이 필요한가? 제어계 입력은 현재의 제어량에 따라 변화되어야 하지만 시간지연 시스템은 과거 제어량이 피드백 되므로 올바른 제어효과를 얻을 수 없다. 또한 시간지연을 포함하는 제어계에서는 시간지연이 클수록 제어계의 안정을 위하여 제어이득을 낮추어야 하는데 그럴 경우 응답이 매우 느리게 된다. 따라서 이런 문제를 해결하기 위해서는 현재 제어량을 예측하는 것이 필요하게 된다[1].
시간지연을 극복하기 위한 방법으로 많이 사용되는 것은? 시간지연을 극복하기 위한 방법으로 스미스 예측제어기가 주로 많이 사용되고 있는데, 이는 간단하면서도 효과적으로 시간지연 요소를 제거할 수 있기 때문이다. 이 방법은 지연시간시스템을 전달함수 부분과 지연시간 부분으로 각 각 모델링하여 궤환 신호를 사용함으로써 마치 부동시간을 제외한 것과 같은 제어효과를 얻는 것이다.
스미스 예측제어기는 어떠한 문제점이 존재하는가? 이 방법은 지연시간시스템을 전달함수 부분과 지연시간 부분으로 각 각 모델링하여 궤환 신호를 사용함으로써 마치 부동시간을 제외한 것과 같은 제어효과를 얻는 것이다. 그러나 플랜트에 외란이 인가되거나 모델링 오차가 발생하게 되면 제어하기가 어려울 뿐 아니라 정상상태 오차가 발생하게 되고 또한 내부적으로 불안정해질 수 있다[2].
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참고문헌 (8)

  1. K. Watanabe, "A new modified Smith predictor control for time delay systems with an integrator", Proc. of the 2nd Asian Control Conference, Vol.3 pp. 127 - 130, July, 1997, Seoul 

  2. S.Majhi, D.P. Atherton, "Modified Smith predictor and controller for proceses with time delay", IEE Proc. Control Theory Appl., Vol.146, No. 5, pp. 359-366, September 1999 

    상세보기 crossref

  3. M.R. Matausek A.D. Micic, " A modified Smith predictor for controlling a process with an integrator and long dead time", IEEE Trans. on Automatic Control, Vol.41, No.8,pp. 1199-1203, August 1996 

    상세보기 crossref

  4. M.R. Matausek, A.D. Micic, "On the modified Smith predictor for controlling a process with an integrator and long dead time", IEEE Trans. on Automatic Control, Vol.44, No.8, pp. 1603-1606, August 1999 

    상세보기 crossref

  5. G.G. Wang, H. Q. Zhou, Y.S. Yang, Y.Zhang and Yu Zhang, ' Modified Smith Predictor Design for Periodic Disturbancs Rejection", 5th Asian Control Conference, 2004 

  6. K. Natori, K Ohnishi, "An approach to design of feedback systems with time delay", Industrial Electronics Society, 2005, IECON 2005 

  7. T. Takehara, T. Kunitake, H. Hashimoto, F. Harashima, ' The control for the disturbance in the system with time delay", Proceedings 1996 4th International Workshop on Advanced Motion Control, 1996 

  8. K. S. Narendra, A. M. Annaswamy, "Stable Adaptive System", Prentice Hall, 1989 

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