[화학공학] 열풍 온도 제어 시스템

목차

1. 서　론

2. 이　론
　가. 피드백(Feedback) 제어
　나. 피드포워드(Feedforward) 제어
　다. ON-OFF 제어
　라. 비례(Proportional) 제어
　마. 비례적분(Proportional plus integral) 제어

3. 실험장치 및 방법
　가. 실험기기 및 장치
　나. 실험 방법
　　(1) ON-OFF control
　　(2) ON-OFF control with Hysteresis
　　(3) proportional(비례) control
　　(4) proportional plus integral control
　　(5) feedforward control

4. 결과 및 고찰
　가. ON-OFF control
　　(1) 실험결과
　　(2) 고찰
　나. ON-OFF control with hysteresis
　　(1) 실험결과
　　(2) 고찰
　다. proportional(비례) control
　　(1) 실험결과
　　(2) 고찰
　라. proportional plus integral control
　　(1) 실험결과
　　(2) 고찰
　마. feedforward control
　　(1) 실험결과
　　(2) 고찰

5. 결　론
　가. 각 제어방식의 특성
　　(1) ON-OFF 제어
　　(2) 비례동작제어
　　(3) 비례적분동작제어
　　(4) 피드포워드제어
　나. 실험시 문제점

6. 참 고 문 헌

본문내용

게 제어량을 주는 방식이라면 적분동작제어는 오차를 적분하여
제어량에 더해주는 방식이고 이 두 방법을 더하여 사용하는 것이라고 할 수 있다. 때문에 실험에서
나타난 것처럼 비례동작제어보다 설정값과의 오차가 줄어듦을 알 수 있다.
2) 적분동작제어의 추가가 steady state error에 주는 영향에 대하여 설명하라.
3번 실험과 비교하여 봤을 때 steady state error 이 줄어듦을 알 수 있고 이는 적분동작제어의
추가로 인한 것이라고 할 수 있다.
3) kp와 kI값이 증가하면 응답에 어떤 영향을 주는지 설명하라.
실험에서 세 번째와 네 번째를 비교하여 kI값이 0.5로 같을 때 kp값이 3일 때와 10일 때를 비교하면,
그래프에서 보는 것처럼 kp값이 증가할수록 응답이 빨라지고 진동이 감소하는 것을 알 수 있다.
실험의 두 번째와 세 번째를 비교하여 kp값이 3으로 같을 때 kI값이 0.05일 때와 0.5일 때를 비교하
면, 그래프에서 kI값이 클 수록 정상상태에 도달하는 시간이 늦어지고 진동이 심해짐을 알 수 있다.
마. feedforward control
(1) 실험결과
set-point(℃)
peak variation
in T1
PID controller output
feedforward
gain(kf)
shutter open
shutter closed
50
53.2
4.74(50.2)
3.22(50.3)
disconnected
50
51.4
4.72(50.3)
4.20(50.4)
0.1
50
50.8
4.89(50)
4.63(50.4)
0.15
50
40.1
4.38(50.4)
6.53(50.4)
0.4
(2) 고찰
1) feedforward control에 대하여 설명하여라.
계의 외란이 앞으로 미칠 영향을 예측하여 외란이 나타나기 전에 제어하는 기법. 외란의 영향을
미리 예방하는 장점이 있지만 비측정 외란에 대처할 수 없다는 단점이 있다.
2) kf값의 변화에 따른 외란이 제거되는 응답특성에 대하여 설명하여라.
외란은 shutter로 생각하고 그래프에서 open과 closed의 변화를 살펴보면 kf값이 커질수록 그래프
의 굴곡이 더 민감하게 나타나는 것을 알 수 있다.
5. 결 론
가장 간단한 ON-OFF 제어에서부터 비례동작제어, 비례적분동작제어, 피드포워드제어 등을 직접
실행해봄으로써 각 제어동작들의 특성을 이해하는 실험이었다.
가. 각 제어방식의 특성
(1) ON-OFF 제어
- 원하는 설정점까지 응답이 도달하면 전원을 off 시키고 다시 내려가면 on 시키는 방식으로 일종의
피드백 제어라고 할 수 있겠다. 또한 제어변수는 진폭이 일정한 진동 함수로 나타낼 수 있다.
- overlap의 필요성 : hysteresis를 가지는 계는 제어기를 on상태에서 off상태로 바꾸었을 때 초기 상
태와 똑같은 지점으로 돌아오지 않는다. 때문에 이러한 계를 수정하기 위해 overlap이 필요하다.
(2) 비례동작제어
설정값과 차이인 오차를 산출하여 그 오차값에 비례하게 제어량을 주는 방식으로 설정점까지 도달
하기 위한 오차를 계산하여 설정점에 이르게 한다. controller gain(제어기 이득)을 높이면 오차가 줄
어들게 된다.
(3) 비례적분동작제어
비례동작제어방식에 적분동작제어방식을 더한 것으로 비례적분동작 실험과 비교하였을 때 그 오차
를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
(4) 피드포워드제어
외란을 미리 예측하여 제어하는 방식으로 kf값이 커질수록 민감한 반응을 보인다.
나. 실험시 문제점
다른 실험 보다 무지 시간이 길었던 실험이었습니다. 처음에 이 실험에 대해서 이해하려구 하지 않았고 단지 매뉴얼에 있는대로 그림만 맞추어서 실험을 하려던게 실험에서 오류를 범해버렸습니다.
최근 공정제어 수업에서 PID 제어기 에 대해서 배웠고 조교님께서 원리에대해서 말씀해주면서 점점 실험에 대해 이해 하게 되었고 그 이후로는 쉽게 실험을 할수 있었습니다. 시간이 너무 긴 실험이라 기록계가 기록하는 도중 정상상태값에 도달한걸로 일찍 판단하여 실험을 중단해버렸고 그래서 그래프에서 약간의 오차가 생겼습니다. ON -OFF CONTROL 실험에서 Heater cycle time에서 직접 손을 이용해 on - off 시 시간을 쟀었는데 기계가 측정한것처럼 정확히 측정하지 못했습니다.
6. 참 고 문 헌
GEORGE SREPHANOPOULOS 원저(劉毅然 공역), “化學工程制御”, 善重堂
구글 지식검색, ‘P-I-D CONTROL 에 대해’

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화학공학,   열풍 온도 제어 시스템,   열풍 온도,   제어 시스템,   온도 제어,   피드백(Feedback),   피드포워드(Feedforward),   ON-OFF 제어