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문제 정의
- 따라서 제어의 목적은 출력 파워에 따라 임의로 변하는 증기량에 관계없이 급수량을 조절하여 수위를 일정하게 유지시키는 것이다.
- 본 논문에서는 원자력 발전의 증기 발생기의 수위 제어를 위해 관측자를 포함한 변형된 슬라이딩 모드 제어기를 제안한다. 제어 입력이 부호 함수를 이용한 보정항을 포함하지 않고 있다는 점에서 일반적인 슬라이딩 모드 제어기와 다르며 이것은 제어입력의 양에 값으로의 제한에 의해 일반적 슬라이딩 모드 제어기의 적용이 불가능하기 때문이다.
- 본 논문에서는 원전 증기발생기 수위 제어를 위해 슬라이딩 모드 기법을 응용한 변형된 슬라이딩 모드 제어기를 제안하였다. 전 출력 구간에서 향상된 성능을 나타내기 위하여 게인 스케줄링 기법을 이용하였다.
- 본 논문은 먼저 원자로 증기발생기의 간단한 구조와 플랜트의 특징을 설명하고 제어기 설계를 위한 모델을 소개한다. 다음으로 플랜트에 슬라이딩 모드 제어 기법을 도입하여 제어기를 설계하고 마지막으로 몇 가지 기준 사건 하에서의 모의 실험을 통해 설계된 제어기의 성능을 검증하고 결론을 맺는다.
가설 설정
- 본 논문에서는 증기 발생기의 수위정보만을 얻을 수 있다고 가정하였다. 따라서 제어입력을 위한 상태 변수 xi, x2、x3에 대한 정보는 직접적으로 얻을 수 없으므로 이 값들을 추정하는 관측자가 필요하다.
- 플랜트의 비최소위상 특성은 제어기의 주파수 대역폭을 제한하며 결국 플랜트 응답은 느려지게 된다〔2〕. 셋째로, 제어 입력은 항상 양의 값을 갖는다. 여기서의 제어 입력이란 급수량을 의미하며 제어 입력이 음의 값을 갖는다는 의미는 물을 밖으로 빼내는 것을 말하는데 이는 물리적으로 불가능하다.
- PI 제어기를 비교 대상으로 선택하였다. 앞먹임 구조를 가진 PI 제어기는 수위 정보외 에 증기량까지 측정 가능하다고 가정하고, 고전적인 PI 제어 기법에 증기량을 고려한 입력이 추가되어 있다. 앞먹임 구조를 가진 PI 제어기도 게인 스케줄링 기법을 채택하였다.
- 전체 시스템의 안정성은 폐루프 전달함수 극점을 복소좌평면(left-half plane: LHP)에 위치하도록 제어기 게인을 조정함으로써 보장된다. 측정 가능한 상태변수는 수위뿐이라는 가정을 하였고. 상태변수의 추정을 위해 관측자가 추가되었다.
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