일반형 예측제어 기법을 이용한 PID 제어기의 튜닝 = The Predictive PID Tuning Method Based on the Simplified GPC Control Law

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 Simplified GPC (Generalized Predictive Control) 제어 법칙을 이용한 새로운 예측 PID (Proportional-Integral-Derivative) tuning 방법을 제안하였다. 예측 PID 제어기의 매개변수는 시간 지연이 존재하는 1차 공정과 2차 공정에 대하여 시간 지연이 sampling time의 정수배인 경우와 정수배가 아닌 경우를 구분하여 각각의 Simplified GPC 제어 법칙을 구한 후 이산형 PID 제어 법칙과 비교함으로써 표현되었다. 대상 공정의 시간 지연 부분을 보상하기 위하여 internal model, GMP가 사용되었다. 예측 PID는 대상 공정이 1차인 경우 PI 제어기의 형태를 가졌으며, 2차인 경우에는 PID 제어기의 형태를 가졌다. 예측 PID 제어기의 성능은 simulation을 통하여 확인되어졌으며, Simplified GPC와 대등한 제어 성능을 보임을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this work a new Predictive PID (Proportional-Integral- Derivative) tuning method is proposed based upon a Simplified GPC (Generalized Predictive Control) control law. Values of the tuning parameters of a Predictive PID controller are obtained from the Simplified GPC control law for the 1st-order and 2nd-order processes with time delays of integer and non-integer multiples of the sampling time. The internal model technique is employed to compensate the effect of time delay of the target process. The Predictive PID controller is equivalent to the PI controller when the target process is 1st-order and to the PID controller when the target process is an integrating process. The performance of the proposed Predictive PID controller is almost the same as that of the Simplified GPC. The main advantage of the proposed control scheme over other control methods is the ease of tuning and operation.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 2. The discrete PID control law = 3
• 3. The Multistep Long Range Predictor, G_(MP) = 5
• 4. The PI/PID form of Simplified GPC = 8
• 4.1. 시간 지연이 존재하는 1차 공정의 경우 = 9
• 4.2. 시간 지연이 존재하는 2차 공정의 경우 = 19
• 5. Simulation Results and Discussion = 26
• 5.1. 예측 PID와 Simplified GPC의 제어 성능 비교 = 26
• 5.2. 예측 PID와 PID filter 제어기의 제어 성능 비교 = 33
• 5.2.1. PID filter 제어기 = 33
• 5.2.2. 제어 성능 비교 = 34
• 6. 결론 = 37
• Appendix A: The proof of Eq. (9) and (31) = 38
• Appendix B: The proof of Eq. (27) and (35) = 39
• Reference = 41
• ABSTRACT = 43