KR100194451B1 - 자기동조 제어기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측정된 프로세스 변수를 가지는 프로세스를 조절하기 위하여 이용된 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 측정된 프로세스 변수신호를 이용하여, 업셋(upset) 상태에 대한 프로세스의 페루프 응답을 나타내는 에러신호가 발생된다. 에러신호의 국소적 극값(Local extrema)이 측정되고 세개의 연속 진폭값이 선택되어 에러신호의 측정된 감퇴 및 오버슈트 특성을 형성한다. 측정된 감퇴특성이 오버슈트보다 크도록 세개의 연속 진폭값이 선택된다. 측정된 감퇴 및 오버슈트 특성을 기초로, 세어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나는 측정된 특성중 하나와 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 자동으로 조정된다.

Description

자기동조 제어기

제1도는 본 발명에 따른 적응 프로세스 제어시스템의 블록도이다.

제2도는 제1도의 적응 프로세스 제어 시스템의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호이다.

제3도는 제1도의 적응 프로세스 제어 시스템의 세부 블록도이다.

제4-6도는 제3도에 도시된 프로세스의 동작상태를 나타내는 흐름도이다.

제7도는 하나의 피크만을 가진 과감쇠된 응답이 할당되고 확인될 수 있는 것을 나타내는 굴곡점을 가진 에러신호를 도시한다.

제8도 및 제9도는 프로세스에 대한 보정 제어 파라매터를 결정하기 위한 프로세스의 동작을 나타내는 흐름도이다.

제10-12도는 순 지연 프로세스의 PI 제어, 전체지연 프로세스 및 전체 지연 프로세스의 PID 제어에 대한 실험 데이타로부터 얻어진 성능 맵이다.

본 발명은 본질적으로 방해를 발생시키는 각각의 중요 제어 에러응답 다음에 PID 제어기의 파라매터를 갱신하기 위하여 성능 피드벡을 이용한다. 성능은 에러응답, 오버슈트 및 감퇴비율에 대한 패턴형상 특성을 이용하여 측정되며, 상기 특성들은 진폭 및 시간눈금과는 별개이다. 격리된 에러응답의 패턴특성은 응답이 발진하고 감퇴가 오버슈트와 일치하지 않을때 제어 파라매터를 갱신하기 위한 완전정보를 제공한다. 비례하는, 적분시간 및 미분 시간과 같은 제어 파라매터의 적합한 조정에 의해 목표가 실현될 때 응답의 시간 눈금이 최적화되도록 에러응답 특성에 대한 목표가 선택된다. 미분시간 대 적분시간 비는 조절되어야할 프로세스 형태의 지식을 이용하여 프로그램될 수 있다. 프로세스 형태는 순지연 및 적분지연과 같은 공지된 극값 프로세스 형태에 저장된 데이타와 유사한 측정된 적분시간-대-주기 비율 데이타의 보간 및 외삽을 통하여 결정될 수 있다. 선택적으로, 프로세스 형태는 사용자 또는 조작자에 의해 정의될 수 있다. 프로세스 형태의 지식은 미분시간의 프로그램된 적응에 이용될 수 있을 뿐만아니라 측정 프로세스 형태를 위한 동조상수에 성능 정도를 연관시키는 데이타의 보간 및 외삽을 통하여 비례대역 및 적분시간의 수렴 비율을 향상시키기 위해 이용된다.

발진응답에 대하여, 오버슈트는 두개의 연속 피크높이의 비율로 부터 계산된다. 감퇴 비율은 세개의 연속 피크 높이를 포함하는 반주가 피크-대-피크 비이다. 미분시간은 네개의 연속피크의 피크-대-피크 비를 포함하는 전체 주기 감퇴비를 이용하는 성능 피드벡에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 성능 정도가 노이즈에 매우 민감하기 때문에, 일정한 프로세스 형태에 근거한 미분시간에 대한 프로그램된 적응은 바람직하다.

그리고, 본 발명은 이전에 적응된 PID 동조의 저장 집합으로 부터 가장 적합한 집합을 선택하기 위하여 응답의 시작에 대한 인식을 이용한다. 응답의 끝부분에서, PID 동조의 저장된 집합중 가장 적합한 집합은 갱신된다. PID 동조는 에러응답방향 및/또는 사용자 지정 변수의 부분범위와 상호 연관된다.

제1도에 따르면, 제어 시스템(1)은 자기동조 제어시스템(12)과 온도, 압력, 레벨 또는 농도와 같은 제어된 프로세스 변수(16)에 의해 특징화되는 프로세스(14)를 포함한다. 자기동조 제어시스템(12)은 밤직하게 PID 제어기(18)와 어댑터(20)로 구성되어, 폐루프 성능을 최적화하기 위하여 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하거나 동조시킨다. 일반적으로, 동조 파라매터(25)(이하에 상세히 설명됨)는 프로세스 제어변수(16)값 및 설정점(26) 값, 이들값 사이의 차(에러신호(29)로 정의되며 가산증폭기(23)에 의해 생성됨), 제어기 출력(22) 및 사용자 지정변수(31)를 이용하여 계산된다. 제어 파라매터는 동조 상수이며, 이는 비례대역(P), 적분시간(I), 미분시간(D) 및 설정점 보정기의 리드/래그비를 포함할 수 있다. 이들 제어 파라매터의 일부 또는 모두를 이용하여, 제어기(18)는 제어신호(22)를 만들며, 제어신호(22)는 프로세스(14)를 조절하기 위하여 밸브로써 제어소자(24)에 전달된다.

프로세스(14)는 제어변수(16)의 값이 부하방해(28)가 없을때 설정점(26)에 의해 표시되는 적정값에 실제로 동일하도록 제어소자(24)의 변화에 응답한다. 따라서, 프로세스 제어 시스템(10)이 설정점(26)의 변경 또는 프로세스(14)상의 부하변경에 의한 제어에러에 응답한다. 예를들어 부하변화량이 충분히 커서 프로세스(14)가 프로세스 제어변수(16)의 값을 상당히 변화시킨다면, 그의 파라매터를 적합하게 동조시킨 제어기(18)는 방해영향을 제거하기 위하여 보정출력(22) 작동에 따라 응답할 것이다. 에러응답 형상이 최적의 방해 제거를 나타내지 않는다면 어댑터(20)는 다음방해에 대하여 제어기의 조건을 정하기 위하여 제어기 파라매터를 갱신시킨다.

본 발명에 따른 적응 프로세스 제어 시스템(20)의 일반적인 설명은 제2도에 도시된 시간함수로써 에러신호(29)의 작용에 의하여 가장 잘 표시될 수 있다. 상기 에러신호는 설정점(26)과 프로세스 제어변수(16)값 사이의 차이를 발생시키는 업셋상태에 대하여 적응 프로세스 제어시스템(10)의 폐루프응답을 나타낸다.

도시된 업셋상태는 부하방해(28)(제조비율의 변화같은)에 의해 야기되며, 부하 방해는 프로세스 제어변수(16)의 값을 상당히 교란시킨다. 그러나, 상술한 바와같이, 업셋은 설정점(26)의 급격한 변화에 의해 야기될 수 있다. 도면의 수직측은 에러신호의 측정값(E)을 을 표시한다. 수평축은 임의 기준값을 가진 시간(T)이다. 고립된 발진인 경우에, 에러신호(29)는 4개의 피크(국소적 극값이라고 공지됨)에 의해 특징화되며, 이는 시간 T1, T2, T3 및 T4에서 발생하는 각각의 피크값 E1, E2, E3 및 E4를 가진다. 결국, 제어기(18)의 적분작동은 에러신호의 측정값이 실제적으로 제로와 같아지도록 밸브(24)를 조정하며, 이는 프로세스 제어변수(16)가 복귀하거나 적정값으로 변경된 상태와 일치한다.

노이즈 대역(NB)의 값은 고립된 업셋 사이의 정온구간 중에 에러신호의 예상 피크 대 피크 변화(PPNB)이며 수평시간축의 중심에 도시되어 있다. 시스템(10)의 동작중에, 노이즈 대역값은 이하에 설명되는 것처럼 적응된다.

에러신호의 측정된 진폭 및 그 발생시간을 이용하여, 적응 프로세스 제어 시스템(10)의 폐루프응답은 감퇴, 오버슈트 및 시간주기에 대하여 특징화될 수 있으며, 이것들은 제어루프의 작용을 설명하기 위하여 제어 엔지니어에게 공지되어 있는 성능측정이다. 이들 성능측정은 제어 파라매터, P, I 및 D와 함께 지연 프로세스, 적분지연(주로 래그) 프로세스, 또는 이들사이의 어느것과 같은 프로세스 형태를 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 프로세스에 대한 목표값에 감퇴 및 오버슈트값을 유도하기 위하여 새로운 제어 파라매터가 계산된다. 이들 성능값을 측정하기 위하여 그리고 적합한 제어 파라매터 값을 계산하기 위한 세부항목이 이하에 설명된다.

제3도에서, 바람직한 상호 작동 디지탈 형태 PID 제어기(18)의 보다 상세한 블록도는 적응 제어의 설명을 쉽게하도록 등가 아날로그 제어기 소자로 도시된다. PID 제어기(18)는 다음 4개의 필터:비례필터(30), 적분필터(32), 미분필터(34) 및 설정점 필터(38)을 포함한다. 비례필터(30)는 기본적으로 비례 대역 상수 P의 역이며 에러(29)에 대한 제어기 출력(22)의 응답을 결정하기 위하여 이용된다. 적분필터(32)는 제어신호(22)은 적분 피드벡 입력신호를 받아들여서 지연된 양의 피드벡 신호(33)를 생성한다. 적분필터(32)는 그시간 상수가 적분 시간상수 I인 일차 래그필터이다. 미분필터(34)는 도시된 것처럼 측정 피드벡 루프에서 이용되며 리드-래그 필터처럼 동작한다. 미분필터(34)는 고주파수 측정 노이즈를 감쇠시켜서 불필요한 값 활성을 방지하기 위하여 이차 래그항을 포함할 수 있다. 이들 필터에서 비례, 적분 및 미분항목은 어뎁터(20)에 의해 라인(25a-c)을 통하여 결정되고 제어된 제어 파라매터이며, 이하에 상세히 설명될 것이다. 바람직한 실시예에서, 제어기(18)는 리미터(36)를 더 포함할 수 있으며, 리미터(36)는 출력(22)이 제어소자(24)의 범위를 초과하는 것을 방지하기 위해 설치된다.

시스템(10)의 동작중에, 설정점(26)은 바람직하게 필터(38)를 통하여 제어기(18)에 공급된다. 상기 필터는 도시된 것처럼 적분시간 I, 및 상수 k를 포함한다. 가상라인에 의해 표시된 것처럼, 필터(38)는 조절기 이용에 요구되지는 않는다; 즉 상수 설정점을 가진다. 그러나, 실시예에서 주로 래그 프로세스에 의해 설정점 변화가 초과 오버슈트 상태를 발생시키는 것을 방지한다. 제어기(18)에서 다른 동조 파라매터와 유사한 이들 항목은 예비 설정된 값, 예비 동조된 값 또는 디폴트 값에 의해 초기에 결정되며 그리고 라인(25d)를 통하여 어뎁터(20)에 의해 제어된다.

그다음에 필터(38)와 출력은, 가산증폭기(40)를 통하여, 미분필터(34)의 출력과 결합된다. 그리고 결합된 신호는 비례필터(30)의 비례상수 P의 역수가 곱해지며, 가산 증폭기(42)를 통하여 적분필터(32)의 출력과 합산된다. 그리고 상기 합산은 필요하다면 필터(36)에 의해 제한되어 밸브(24)를 조절하기 위한 제어신호(22)를 생성한다. 적분필터(32)의 출력은 양의 피드벡 신호이며, 이는 제어기 출력(22)이 리미터(36)의 한계값 사이에 있을 때 제어에러를 적분하게 하고 제어기 출력(22)이 어느한쪽 한계값에 있을 때 적분종료를 방지한다. 어뎁터(20)는 출력 한계르 검출하기 위하여 제어기 출력(22)를 체크한다.

밸브를 직접 제어하기 위하여 제어신호(22)를 사용하는 대신, 이차 제어기(도시안됨)의 설정점으로써 신호(22)가 이용될 수 있다는 것은 당업자에게 잘 알려져 있다. 따라서 이차 제어기의 제어 프로세스 변수는 외부 적분 피드백 신호로써 적분필터(32)에 공급될 수 있다. 상기 적응 프로세스 제어 시스템과 유사하게, 일차 프로세스 측정 또는 측정값은 제어기의 출력(또는 적분 피드벡) 및 설정점으로써 미분필터(34) 및 어뎁터(20)에 이용될 수 있다.

또한 어뎁터(20)의 상세한 블록도는 제3도에 도시되어 있으며 프로세서(50)를 포함하며, 프로세스(50)는 판독 전용 메모리(ROM)(50)에 저장된 소프트 웨어에 의해 제어기 출력(22)(또는 적분 피드벡), 제어변수(10), 설정점(26), 에러신호(29) 및 사용자 선택 변수931)를 받아들이고 처리하여 동조 파라매터(P, I, D 및 k)를 생성한다. 이들 파라매터는 다음에 라인(25a-d)을 통하여 제어기(18)에 전달된다. 랜덤 액세스 메모리(RAM)(54)가 제공되어 ROM에서 소프트 웨어 동작을 수행하기 위하여 마이크로프로세스에 필요한 데이타 메모리 및 레지스터를 저장한다.

프로세스(50)가 처음 초기화되면, 프리세트 제어 파라매터(도시되어 있지는 않지만 제어기(18)의 메모리 또는 RAM(54)에 저장될 수 있다)는 프로세스(50)로 전달된다. 이들 동조 파라매터는 위에서 언급한 Kraus 특허에 기술된 것과 유사한 사전동조 특성을 이용하여 얻을 수 있거나, 조작자에게 선택될 수 있었을 것이다. 또한 다른 설정치가 프로세스(50)에 전달되며 이는 피크값을 탐색하기 위한 시간 윈도우를 형성하기 위한 최소 대기시간 W_MIN과 최대 대기시간 W_MAX를 포함하며 그리고 조작자에 의해 유사하게 선택될 수 있는 노이즈 대역 NB 항목 및 목표 성능값을 포함한다. 최소 대기시간 W_MIN은 피크확인은 위해 이용되며, 이는 이하에 상세히 설명될 것이다. 일반적으로 최소 대기시간의 값은 어뎁터의 샘블링 시간의 2 또는 3배로 설정되며 과도 미분 작용에 의해 야기된 피크를 시스템이 선택하지 못하도록 한다. 이들 다른 설정치에 대한 더욱 상세한 설명은 이하에 주어진다.

제4-6도의 흐름도에서, 프로세스(50)의 동작은, 초기화된 후에(단계 70), 일반적으로 여섯개의 일차 동작상태로 기술될 수 있다. 일차 동작상태는 정온 상태(50), 프로세스가 4개의 연속 피크를 탐색하는 4개의 상태(상태 1-40(58, 60, 62, 64), 정착상태(68)를 포함한다.

[정온상태(Quiet state) 및 정착상태(Settling state)]

정온상태(56) 또는 정착상태(68) 중에, 프로세스는 새로운 과도현상 또는 연속과도현상을 탐색한다. 만약, 정착상태중에, 에러신호가 적합한 시간(반 또는 전주기)동안 노이즈 대역내에 있다면, 정착상태(68)는 종료되며 프로세스는 정온 상태(56)로 들어간다(단계 74 및 76).

이들상태 사이의 구별은 만약 프로세스가 정착상태에 있을 때 에러신호(29)가 전체 눈금측정의 일퍼센트에 노이즈 대역을 더한것을 초과한다면, 에러신호는 연속 발진(중첩응답)으로 정의된다. 고립된 방해는 만약 응답이 정온상태에서 시작한다면 인식된다. 그후에, 프로세스(50)는 에러신호(29)의 패턴특성을 탐색하기 시작한다(단계 78).

제2도에서, 정온상태 및 정착상태는 에러신호의 측정값이 노이즈 대역의 상한레벨 및 하한레벨 사이에 존재하는 상태와 관련이 있다. 에러신호(29)의 값이 이들 레벨사이에 있는 한은, 새로운 방해는 인식되지 않으며 제어파라매터는 변화되지 않는다. 만약 정온상태가 충분하게 감쇠된 응답 다음에 적어도 한 주기를 유지한다면(단계 82), 노이즈 대역은 측정되고 갱신된다(단계 84, 86 및 88).

선행 자기 적용 시스템에서, 노이즈 대역을 사용자에 의해 선택된 고정값이였거나 개루프 측정으로써 사전동조 페이즈동안 측정되었다. 본 발명에 의하면, 노이즈 대역은 폐루프 상태하에서 측정되며 프로세스 상태를 변화시키도록 갱신된다. 사용자는 언제나 상기 갱신된 값을 반복하고 재초기화시키는 값을 삽입할 수 있다.

노이즈 대역을 갱신하는 것은 최종 업셋 상태동안 결정된 적어도 하나의 폐루프 본래 주기동안 종온주기가 연장될 것을 필요로 한다(단계 76, 80 및 82).

시작시에, 주기 타이머는 사용자에 의해 선택된 최대 대기시간 W_MAX또는 사전동조 지정 대기시간과 동일하도록 설정된다. 노이즈 대역은 다음 두개의 기준중 하나를 만족하면 갱신되는바:

1. 새로운 노이즈 대역값이 이전 노이즈 대역값보다 작거나; 또는

2. a) 이전에 결정된 오버슈트 값이 제로보다 크거나 같으며; 그리고

b) 에러가 연속발진(정온상태에서 시작된 최종 관축된 발진임)이 아니며; c) 이전에 관측된 감퇴비는 감퇴비 목표값에 0.1을 합산한 것보다 작거나 같다.

두번째 기준을 만족시키므로써 노이즈 대역이 크거나 작은 값으로 갱신되도록 한다. 새로운 피크-대-피크 노이즈 대역은 측정된 노이즈(정온 주기중에 발생된)의 실효값(RMS)에 바람직하게 여섯개의 표준편차로 설정된 임의 펙터를 곱함으로써 계산된다(스텝 84, 86 및 88). 이들 기준은 노이즈 대역이 증가되도록 허용된 때 루프가 과감쇠되지 않게 하거나 너무 부족하게 감쇠되지 않도록 한다.

[첫번째 피크탐색]

에러신호(29)가 노이즈 대역과 연관된 드레쉬홀드를 넘자마자(단계 74), 프로세서는 피크 또는 에러신호의 피크인것 처럼 이용될 진폭을 알아내기 위하여 4개의 상태중 첫번째 상태로 들어간다. 바람직한 실시예에서, 이러한 드레쉬 홀드는 노이즈 대역에 측정범위의 일퍼센트를 합산한 것과 동일하도록 설정된다. 첫번째 상태(58)는 주기 타이머(각각의 새로운 에러샘플에 의해 증가되는 카운터)를 초기화시키는 단계, 에러신호의 부호를 결정하는 단계 및 에러신호의 첫번째 피크를 탐색하는 단계(단계 90)를 포함한다. 편의상, 에러신호의 부호가 초기에 음이라면, 부호보상 에러의 노이즈 대역으로 부터의 초기 편차가 양이 되도록 부호보상된다. 그리고, 에러신호가 먼저 검출될 때, 보상되지 않은 에러신호 및 사용자 선택변수(31)는 새로운 응답에 대하여 가능한 프로세스 동작상태를 가르키기 위하여 이용된다. 초기 에러부호의 값 및/또는 선택변수 값을 근거로 하여, 이러한 프로세스 동작 상태를 복사할 때 과거경험을 최대로 이용하는 저장동조값이 제어기에 삽입된다(단계 78).

적합한 사용자 선택변수는 설정점(26) 또는 새로운 최종 동작상태에 관계되는 측정부하(28)를 포함할 수 있다. 예를들어, 설정점은 프로세스 제어 변수에 대한 미결정된 값의 표시기와 같은 사용자 선택변수로써 이용될 수 있다. 예를 들어 만약 비선형 프로세스 작용이 대부분 제어된 측정값에 의존한다면, 설정점(제어변수에 관여하는)은 선택되어야 한다. 다른 프로세스에 대하여 측정된 부하변수(또는 제어기 출력)는 옳바른 선택일 수 있다. 유효한 이전동조중 가장 적합한 선택에 의하여, 시스템은 프로세스 비선형성을 보다 양호하게 선택할 수 있다. 이는 식별된 또는 지저된 프로세스 모델에 근거한 개루프 프로그래밍 형태라기 보다는 성능 피드벡에 의해 결정된 적응 이득 스케줄링 형태이다.

바람직한 실시예에서, 적응동조 파라매터 P, I, D 및 리드-래그비의 이전 집합은 사용자 선택변수의 크기 및 에러응답 반향에 따라 저장되고 표시된다. 사용자 선택변수의 범위는 몇개의 부분범위로 세분되어 표시될 수 있다. 바람직한 실시예에 대하여, 선택된 지정변수의 범위는 세개의 부분 영역으로 나눠져서, 각각의 부분범위에 대하여 두개의 집합의 동조 PID 파라매터가 존재한다(사용될 집합은 에러신호의 초기부호 및 사용자 선택변수의 부분범위에 따른다). 이들 동조값은 새로운 방해로 복사하여 과거의 경험을 이용하고 향상시키도록 선택되고 갱신된다. 물론 이러한 개념은 몇개의 변수의 여러 부분범위까지 확장될 수 있다. 그리고, 사용자는 변수를 선택하지 않을 수도 있다. 따라서 이때에는 동조집합은 초기 에러신호에만 의존한다. 예를들어, 사용자는 만약 프로세스가 선형이라면 변수를 선택하지 않을 것이다.

첫번째, 피크 E1은 측정된 에러신호의 현재 크기를 이하에서는 임시 첫번째 피크라고 불리우는 이전에 측정된 값에 비교함으로써 정해진다. 만약 측정된 에러신호의 현재크기가 임시 첫번째 피크보다 크면, 임시 첫번째 피크의 값은 현재 측정된 에러신호의 크기로 대체되며 주기타이머는 제로로 리세트된다. 이러한 새로운 임시값은 계속 측정된 에러신호의 크기와 비교된다. 이러한 순환 단계는 최대 대기시간 W_MAX이 소멸될때까지 또는 임시 첫번째 피크가 실효 피크로써 확인될 때까지 계속된다. 임시 첫번째 피크 이후의 시간이 첫번째 피크가 확인되기전에 W_MAX를 초과한다면, 임시 첫번째 피크는 확인된 것으로 정의되며 최종 측정된 에러값은 확인되지 않은 두번째 피크, E2인 것으로 정의된다(단계 92, 94). 이러한 기준은 제어기가 매우 느린 동조를 가질 때 피크 탐색은 중지하도록 하기 위해 이용된다. 이때 프로세스(50)는 이러한 불완전한 정보를 이용하여, 이하에 설명되는 것처럼, PID 동조가 느리지 않도록 한다(단계 98).

피크타이머가 W_MAX에 도달하기 전에, 임시 피크는 첫번째 피크, E1이고 인공 노이즈가 아니라는 것을 확인하려는 시도가 이루어진다(단계 96). 밑에 나타난 도표 1은 피크를 확인하기 위한 바람직한 구조를 리스트한다. 이들 기준은 과도(동조안된) 미분작용에 의해 야기되는 국소적 노이즈 피크 및 단주가 피크를 방지하기 위해 선택된다. t_MIN은 첫번째 피크 다음에 특정 피크에 대하여 정보를 모우기 시작하기 전에 주기타이머(t₁)가 도달할 수 있는 최소값이다. 이러한 대기시간은 순지연 프로세스에 잘못 적용된 미분 작용의 결과일 수 있는 일부 고주파수 발진피크를 검출하는 것을 피하기 위하여 이용될 수 있다. 지적되었듯이, 임시 첫번째 피크 및 현재 에러사이의 차가 노이즈 대역을 초과하고 현재에러가 임시 첫번째 피크의 0.6배 이하이라면, 첫번째 피크는 확이된다. 첫번째 피그의 위치를 알아내고 확인하기 위한 상기 방법은 또한 다른 피크의 위치를 알아내고 확인하는데 이용될 것이다.

[두번째 피크탐색]

첫번째 피크가 위치가 알려지고 확인되었다고 가정하면, 프로세스(50)는 상태(2)로 들어가며, 이는 일반적으로 단계 100 내지 112로 표시된다(제5도). 초기에, 주기타이머, t₁, 첫번째 피크 E1에서 제로로 설정되며 첫번째 피크 이후의 시간을 측정하기 위하여 이용된다. 상기 타이머가 W_MAX를 초과하면, 임시 두번째 피크값은 두번째 피크 E2로써 이용될 것이며, 제어기 동조는 이러한 느린 작동 속도를 높이기 위하여 강화된다(단계 100 및 102). 상기 상태에서, 프로세스(50)는 두번째 피크(E2) 또는 에러커브(제7도에 도시된)의 굴곡점(114)인 진폭을 탐지하며, 이는 마치 미확인된 두번째 피크인것처럼 이용될 수 있다. 굴곡점은 단지 하나의 피크(E1)를 가진 괴감쇠된 응답의 패턴특성이다.

임시 굴곡점은 에러응답(29)과 t₁=0에서 첫번째 피크 E1의 0.6진폭을 가진 점에 그어진 접선(115) 위의 점에 놓여있다. 임시 반주기는 첫번째 피크에서 임시 굴곡점까지 시간의 1.5배로 선택된다(단계 106). 이러한 최대 탐색시간은 kraus 특허에서 기술된 것처럼 이전 응답측정 또는 프리세트 탐색 시간에 따른다. 따라서 두번째 피크의 위치를 알아내기 위한 유한 탐색시간은 두번째 피크가 존재할 때 까지 이루어진다. 에러응답(29)이 음의 노이즈 대역보다 크기가 작게 된다면 두번째 피크가 위치될 수 있기 때문에 임시 굴곡점은 제거된다. 임시 반주기는 첫번째 피크 및 임시 두번째 피크 사이의 시간이 되도록 변경된다. 그러나, 두개의 임시 반주기후에 두번째 피크가 확인되지 않았다면, 피크탐색은 종료하고 PID 계산이 시작된다(단계 102). W_MAX구간 동안 현재 측정된 에러응답(29)과 접선(115)상의 대응점 사이의 진폭차가 노이즈 대역의 크기와 일치한다면, 굴곡점은 확인되지 않은 두번째 피크로써 PID 계산에서 확인되고 이용된다(단계 108 및 112)

[세번째 피크 및 네번째 피크 탐색]

두번째 피크가 확인된 때, 역시 피크 또는 굴곡점일 수 있는 세번째 진폭에 대한 탐색이 시작된다(상태 3). 상술한 바와같이 두번째 피크의 위치를 알기 위해 이용된 동일과정이 수행되지만, 확인된 반주기는 더 변경되지 않는 것은 예외이다. 만약, 탐색중에, 세번째 임시 피크가 첫번째 피크를 초고하고 두번째 피크가 양이라면, 첫번째 두 피크는 버려지고 첫번째 피크에 대한 탐색이 다시 시작된다(단계 114 및 116). 만약 프로세스 제어변수가 세번째 피크에 대한 탐색중에 그 범위를 초과하면, 탐색은 종료되고 침해된 범위한계는 새로운 PID 계산에서 확인되지 않은 세번째 피크 추정으로써 이용된다(단계 118 및 120). 선택적으로, 임시 세번째 피크가 첫번째 피크보다 크지만 두번째 피크가 음이고 첫번째 및 세번째 피크의 곱이 두번째 피크의 제곱보다 작으면, 응답은 적합하지 않은 것으로 되어(단계 120), 피크탐색이 종료되며 이러한 정보에 근거한 새로운 PID 계산에 들어간다. 그러나, 응답이, 연속 또는 겹침 응답을 표시하는, 정온상태에서 보다는 정착상태에서 시작되었다면, 세번째 피크에 대한 탐색은 종료되며 이러한 정보를 이용하여 계산된 PID 동조 파라매터는 제어기로 들어간다(단계 121).

두번째 피크 다음의 두 반주기가 세번째 피크를 확인할 수 있도록 허용된다. 이 시간에 확인되지 않는다면, 탐색은 종료되고 적합한 PID 계산에 들어간다. 두번째 피크 이후의 시간이 두 반주기를 초과하지 않고 에러신호(29)가 음이라면, 프로세스(50)는, 두번째 피크의 크기를 이용하여, 상술한 동일방법으로 굴곡점을 탐색한다(단계 122, 126 및 126). 만약 그때 굴곡점 값이 확인된다면, 이는 확인되지 않은 세번째 피크로 이용될 것이다(단계 128 및 130).

세번째 피크가 확인된다면, 네번째 피크는 세번째 피크후의 반주기동안 상술한 동일 방법으로 발견될 것이다(단계 134 및 136)(상태 4)(제6도). 바람직한 실시예에서, 임시 네번째 피크값이 두번째 피크값보다 작으면, 세번째 피크의 확인은 종료하고 새로운 PID 동조가 이러한 정보를 기준으로 계산되며, 이는 프로세스가 제어할 수 없이 발진하고 있는 중이라는 것을 가리킨다. 네번째 피크를 확인하려하지 않는다.

[새로운 제어 파라매터의 계산]

측정된 진폭을 이용하여, 에러신호의 패턴특성에 대한 값이 결정될 수 있으며 바로전에 완료된 응답에 대한 PID 제어 파라매터의 집합을 갱신하기 위해 이용될 수 있다(제4도). 반주기(T)와 오버슈트(OVR) 및 감퇴를 포함한 크기가 없는 패턴 특성은 다음식에 따라 결정된다.

변수 N은 상기 패턴 특성을 계산하기 위하여 세개의 연속 진폭을 선택하기 전에 위치가 알려지고 스킵된 피크수에 따른다. 피크 스킵은 이하에 상세히 설명할 것이다. 네번째 피크 E4가 노이즈 대역에서 유실되거나 다섯번째 피크가 요구되면, 피크는 다음식에 따라 계산될 수 있다.

상기 식은 다음과 같은 가정 즉, 에러신호는 세개의 주폐루프극의 실수부가 동일한 거의 최적 감퇴를 나타낸다는 가정을 근거로 한다.

제어 파라매터를 갱신하기 위해 이용될 연속피크 집합은 프로세스(50)에 의해 위치가 알려진 세개의 피크에 대한 첫번째 집합(N=0)에 기초한 감퇴 및 오버슈트의 값을 비교함으로써 결정된다(단계 140, 제8도). 감퇴가 오버슈트 보다 작으면, 프로세스(50)는 피크 슬립할 것이다; 즉, 세개의 피크의 다음집합(N=1)을 근거로 감퇴 및 오버슈트에 대한 새로운 값을 계산하며, 두번째 슬립(N=2)이 필요한지를 결정한다. 다시말해, 피크 슬립핑은 두번째 피크는 첫번째 피크로 정의되고, 세번째 피크는 두번째 피크로 정의되는 것을 의미하며, 이는 교정 제어 파라매터를 결정하기 위하여 새로운 감퇴 및 오버슈트를 계산하기 위하여 이용될 연속 피크를 선택하는 것을 목적으로 한다. 간단히 말하면 만약:

식(5)의 첫번째 곱이 두번째 곱보다 크거나 동일한 곳에서 N이 발견되면, 이용된 세 연속피크의 첫번째는 피크 탐색을 트리거할 것인가를 결정하기 위해 테스트될 것이다. 이는 PID 제어 파라매터를 계산하기 위하여 전체 눈금 제어 변수의 일퍼센트에 노이즈 대역을 더한것 보다 커야한다(단계 142). 어떠한 조건이 만족되지 않으면, 응답은 충분히 크지 않기 때문에 PID 갱신이 되지 않으며 어뎁터는 정착상태로 전환된다. 그러나 에러응답이 설정점 방해에 의해 초기화 되었다면, 피크 슬립핑전의 오버슈트에 근거하여, 설정점 보정기 펙터 k가 조정될 수 있다. 설정점 보정기 펙터 k는 주 래그프로세스에 대한 0.2에서 주지연 프로세스에 대한 1.0까지의 범위이다. 상기 펙터는 피크 슬립핑 전의 목표 오버슈트를 초과하는 오버슈트의 크기만큼 감소된다. 상기 벡터는 늦은 고립 설정점 응답(음의 오버슈트)에 따라 오버슈트 편차와 동일한 크기만큼 증가된다. 또한 감퇴 및 오버슈트 목표는 피크 슬립 후에 그러나 P, I 및 D가 갱신되기 전에 적합하게(일시적으로) 조정된다(단계 44, 146 및 148). 상기 조정은 프로세스가 피크 슬립핑을 필요로 하는 임펄스에 의해 또는 슬립핑을 필요로 하지 않는 단계에 의해 방해된다면 PID 동조에서 변화되지 않도록 이루어진다.

이제까지, 에러신호의 오버슈트, 감퇴 및 적분-대-반 주기비가 결정되었으며 이는 에러신호로부터 구할 수 있는 완성된 정보를 근거로 한 범주로 PID 조정 프로세스를 분류하기 위하여 이용될 수 있다. 일반적으로 단계 150 및 152로 표시되는, 첫번째 범주는 다음 방법으로 정보를 처리한다. 감퇴값이 1.2보다 크거나 두번째 또는 세번째 피크가 측정범위 이상이면, 제어루프는 전체적으로 불안정한 것으로 인식된다(단계 150). 이러한 경우에, 비례 항목은 두배가 되며, 적분항목은 반주기와 동일하게 설정되며, 미분항목은 제로와 동일하게 설정된다(단계 152). 프로세스 형태(ptype)는 1.2로 설정된다.

일반적으로 단계 154 내지 159로 나타내는, 두번째 범주는 하나의 확인된 피크만 가지는 과감쇠된 응답을 표시하는 정보를 처리한다. 반주기가 W_MAX보다 크기나 동일하다면 비례 항목은 반감되며 미분 펙터를 제로로 설정된다(단계 155 및 156). 반주기가 상기와 같지 않으면 비례 항목은 다음 순환 공식에 따라 갱신된다(단계 157).

그리고, 적분시간은, 만약 오버슈트가 마이너스 0.075 보다 작으면, 0.8이 곱해진다(단계 158 및 159).

이러한 경우에, 확이되지 않은 두번째 피크 E2는 두번째 피크 E2를 탐색하는 동안 발견된 가장 낮은 값이거나 굴곡점(137)이였다. 그리고, 세번째 피크(E3)는 확인되지 않은 두번째 피크 E2 위의 피크 대 피크 노이즈 대역(PPNB) 보다 큰 진폭을 가질 수 없기 때문에, 감퇴는 이러한 극값경우를 근거로 계산된다(감퇴가 그의 목표를 초과하지 않는다면), 이는 식(6)에서 제로로 가정된 감퇴를 가지는 것보다 비례 대역이 크도록 할 것이다. 그 결과, 응답이 작아서 두번째 및 세번째 피크가 노이즈와 구별될 수 없을 때 제어는 전체적으로 강화되지 않는다.

세번째 범주는 단계 162 내지 176으로 표시된다. 이러한 경우는 감퇴에서 오버슈트를 뺀것이 0.02보다 작을 때 발생하며, 이는 폐루프 응답이 감쇠된 이차방정식의 값에 가깝다는 것을 나타낸다(단계 162). 비례 및 적분 항목은 다음과 같이 계산된다. 만약 프로세스 형태가 0.2보다 작거나(이는 앞의 적응 상태 동안 결정되거나 사용자에 의해 설정된 순 지연과 적분지연(즉, 순적분에 가까운) 사이에서의 측정값임) 또는 감퇴가 0.3보다 크다면, 적분항목은 1.4가 곱해진다(단계 164 및 166). 프로세스 형태의 결정은 이하에 상세히 설명될 것이다. 미분시간을 결정하기 위하여 적분항목에 가해진 미분펙터는 미분시간이 변경되지 않도록 1.4로 나눠진다. 감퇴가 0.3 보다 작거나 같으면, 비례항목은 0.8이 곱해진다(단계 168 및 170). 반대로, 적분시간이 반주기의 한배반보다 크다면, 비례 항목은 1.2가 곱해진다(단계 169 및 171). 만약 감퇴가 0.9보다 크다면, 비례항목은 1.4가 곱해지며(단계 172 및 174); 그렇치 않으면, 비례 항목은 변화되지 않는다.

PID 조정 프로세스가, 상기 세개의 범주에 따라, 불완전 정보를 가진 것으로 아직 범주화되지 않았다면, 프로세스는 응답이 정온상태에서 시작하였는지, 감퇴에서 오버슈트를 뺀것이 0.6보다 작은지, 그리고 반주기가 W_MAX보다 작은지를 결정한다(단계 176). 이들 기준이 만족되지 않으며, 프로세스 형태는 완전한 것으로 판단된 새로운 정보를 기준으로 갱신된다(단계 178). 프로세스 형태는 순지연에 대한 0.0에서 적분지연에 대한 1.0까지 변경될 수 있으며 정적으로 불안정한 프로세스에 대하여 커질 수 있다. 바람직한 실시에에 따르면, 프로세스 형테 ptype는 다음식으로 부터 결정된다:

식(7)의 왼쪽 비 1n(I/T)은 알 수 있는 상태인데 왜냐하면 I는 현재 적분시간 제어값이고 T는 측정된 반주기이기 때문이다. 미분지연 및 지연 프로세스 각각에 대한 식(7)의 오른쪽 비 1n(I/T)는 제3도 ROM(52)에 저장된 비율 값으로 부터 보간된다. 바람직한 실시예에서, 전체 27개의 비율값이 제10 내지 12도에 도시된 세개의 극값 프로세스 제어기 결합에 저장되어 있다. 이들 비율값은 순지연 및 적분지연 프로세스의 PI 및 PID에 대한 제10도 내지 12도상의, A-I로 표시된 각 9개의 점에서 1n(P/P_O), 1n(I/I_O) 및 1n(I/T)를 포함한다(최적 미분 항목 D는 제로이기 때문에 순지연 프로세스의 PI 및 PID제어는 제10I에서 결합된다). 이들 비율은 실험적으로 결정되었다. 첨자 제로는 0.1 오버슈트 및 0.2 감퇴를 가지도록 임의로 선택된 기준점, A를 나타낸다. 비례 대역 P, 적분시간 I 및 D/I 비는 측정된 감퇴 및 오버슈트 값을 얻기 위해 필요한 값이다. 유사한 정보를 전달하는 다른 비율을 이용하여 형성된 실험값이 이용될 수 있다. 그리고, 이들 데이타점이 감퇴 및 감퇴-마이너스-오버슈트면에 고르게 배열되어 있지만, 여러가지 다른 수의 점과 마찬가지로 다른 배열이 보간 및 외삽을 위해 선택될 수 있다.

예를들어 프로세스의 측정된 감퇴 및 오버슈트를 이용하여, 점 M은 제10도 내지 12도에 도시된 세개의 그래프위에 도시될 수 있다. 공지된 4차 방정식 보간을 이용하여, 각 저장된 데이타점과 관련된 가중 함수가 결정되고 사용되어 각각의 프로세스 결합에 대하여 비 1n(P/P_O), 1n(I/I_O) 및 1n(I/T)의 집합을 찾는다. 4차 보간은 실험 데이타에 의해 형성된 커브가 포물선과 유사했기 때문에 선택되었다. 제어기가 미분작용을 가지지 않는다면, 제10도 및 11도에 A-J로 표시된 점에서 1n(I/T)의 저장데이타 값은 식(7)을 이용하여 프로세스 셩태(ptype)를 결정하기 위해 이용된다.

현재 적분시간 I 및 비율대역 P를 알기 때문에, 적분-지연 및 지연 프로세스에 대한 비 1n(P/P_O) 및 1n(I/I_O)는 기준점 A(0.1 오버슈트 및 0.2 감퇴)에서의 각 감퇴 및 오버슈트 값으로 현재 감퇴 및 오버슈트 값으로 이동시키는데 필요한 비례 대역 P_O및 적분시간 I_O를 프로세스가 계산할 수 있도록 한다. 기준점 A에서 오버슈트 및 감퇴값을 적정 목표값으로 선택된다. 이들 파라매터 값은 식(8) 및 (9)의 왼쪽에서 P_O및 I_O에 대하여 해답을 구함으로써 계산된다(단계 180, 제9도).

사용자가 기준값과 다른 목표감퇴 및 오버슈트값을 선택한다면, 비례대역 P_T및 적분시간 I_T은 식 (8) 및 (9)의 P 및 I를 P_T및 I_T로 대치함에 따라 계산될 수 있다. 따라서 P_O및 I_O는 다음식에 표시된 것처럼 삭제될 수 있다:

상기 계산에 대하여 미분항목 D가 없다고 가정했다. 제어기가 미분 작용을 가진다면, 간단하게 설명될 미분펙터(dfact)를 이용하여 제11도 및 12도로 부터 데이타를 보간 또는 외삽하는 것이 먼저 필요하며, 이는 식(7) 내지 (9)에서 이용된

에 대한 값을 얻기 위해서이다.

이들 보간된 비율값을 이용하여 측정된 감쇠 및 오버슈트값을 목표값으로 이동시키는 새로운 제어 파라매터가 다음식을 이용하여 상기와 같은 유사한 방법으로 계산된다. 측정된 조건에 대하여, dfact는 그에 대한 D의 비율이다.

목표조건에 대하여, 새로운 미분펙터 dfact는 ptype와 D/I에 대한 경험적으로 결정된 관계를 이용하여 스케줄화될 수 있다. ptype가 0.03보다 작으면(주지연 프로세스), dfact는 사용자가 이러한 결정을 무효로할 때까지 제로로 영구적으로 그램프 되도록 하며; 그렇지 않으면, 오버슈트가 제로보다 크면:

측정된 감퇴 및 오버슈트가 그 목표값과 일치했다면, 미분펙터가 변경되더라도, 보간방법음 비례대역 또는 적분시간에서 변화되지 않음을 나타낼 것이다. 적분-지연 프로세스를 위한 제어기에서 미분작용에 따라 기준값 P_O및 I_O에서 쉬프트를 기준으로 교정이 이루어진다. 상기 교정은 dfact 변형 및 ptype의 곱을 기초로, 비례화된다.

만약 에러신호가 정착상태에서 시작했고 감퇴에서 오버슈트를 뺀것이 0.6보다 크면, 파라매터는 2로 나눠진다(단계 182, 184 및 186).

전체적으로 잘못 동조된 상태에서 빨리 복구하기 위하여, 적분시간은 반주기에 관련된 예상 범위로 떨어지도록 조정된다. 이러한 상태를 결정하기 위한 기준은 단계 188 내지 198에 나타나 있다. 오버슈트가 제로보다 크면, 적분시간은 반주기의 1.5배를 초과하지 못하게 돤다(단계 187, 188 및 190). 만약 적어도 하나의 피크가 확인되면, 적분시간은 반주기의 적어도 0.25배가 되도록 된다(단계 192 및 194). 또한 세개의 피크가 확인되었다면, 응답은 이차항목에 의해 와우하지 않으며, 적분시간은 두번째 및 세번째 피크 사이의 시간에 0.35배(1.0+ptype)보다 작다. 적분시간은 펙터 1.4가 곱해진다(단계 196 및 198). 이들 단계는 방해가 점차적으로 가해질 때 적분시간이 너무 작게 되는 것을 방지한다. 그다음에 미분은 0.16배의 적분값에 미분펙터를 곱함으로써 계산된다(단계 200). 그러나, 미분시간은 반주기의 0.25배를 초과하지 못하도록 한다. 따라서 제어 파라매터는 제어기(18)에서 갱신된다(제3도, 단계 202). 그다음에 프로세서는 정착상태(68)로 복귀한다(제4도).

본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 도시되고 기술되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 나타난 본 발명의 사상 및 권리범위로 부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 여러가지 변경이 이루어질 수 있다. 예를들어, 유사한 기술이 비-상호작용 PID 제어기에 이용될 수 있다.

본 발명은 프로세스를 제어하는 자기동조 적응 제어기에 관한 것이며, 특히, 패턴인식, 자기동조 제어기에 관한 것이다. 자기동조 패턴인식 방법은 특이하다. 이는 프로세스를 최적화하기 위해 요구되는 작동(action)을 결정하기 위하여 변경될 수 있는 감시된 프로세스의 직접수행 피드백(direct-performance feedback)을 이용한다. 특히, 패턴인식, 자기동조 제어기는, 설정점(set point) 또는 부하의 변경에 의해 야기되는 측정되지 않은 업셋(upset)을 본질적으로 발생시키도록 변경될 수 있는 측정된 프로세스의 폐루프응답패턴을 감시하고 자동적으로 계산한다. 각각의 업셋후에, 오버슈트 및 감퇴(decay)와 같은 폐루프에러응답 특성은 구분되어 적정특성과 비교된다. 적정특성과 측정특성 사이의 차이는 에러응답 목표형상(error response target shape)를 만들기 위하여 프로세스의 요구에 따라 제어기를 조정하는 새로운 동조값을 조정하기 위하여 이용된다. 목표형상은 전체절대 에러를 거의 최소화기 위해 선택된다.

폐루프응답패턴에 대한 프로세스 응답특성을 자동으로 식별하고 계산하기 위한 첫번째 성공적인 적응 프로세스 제어시스템은 Edgar H. Bristol. Ⅱ에 의해 발명되었으며 미합중국 특허 제3,798,426호에 기술되어 있다.

Bristol의 방법에 의하면, 적응시스템은 설정된 노이즈 대역을 초과하는 크기를 가진 업셋으로 부터 야기되는 폐루프응답패턴을 검출하므로써 트리거된다. 트리거되면, 데드시간(dead time) 및 상승시간은 그 첫번째 반 사이클동안 응답 패턴이 업셋의 극값에 대한 설정된 퍼센트에 도달하기 위하여 요구되는 시간을 측정함으로써 식별된다. 데드시간은 측정된 가변응답 이전에 가장 명확한 어느 프로세스 데드시간에 대하여 중요한 관계를 유지하며, 상승시간은 프로세스 폐루프 본래 주기에 대하여 중요한 관계를 유지한다.

측정된 상승시간은 적응 프로세스에 계산구간을 형성시키기 위해 일정한 비율에 따라 기준화된다. 이들 구간을 결정하기 위해 이용되는 눈금상수(secaling constant)가 선택되어 공진응답에서 첫번째 반 사이클은 한 계산구간동안 전개되고 첫번째 전 사이클은 다른 계산구간동안 완전히 전개된다. 응답패턴은 첫번째 에러 응답 피크값의 크기에 의해 표준화된 측정된 프로세스 제어에러와 각각의 계산구간에 대한 목표값 사이의 전체차를 계산함으로써 추정된다. 전체차는 제어기의 동작 파라매터를 적응시키기 이하여 이용되어 다음 프로세스 업셋 동안 제어작동을 향상시킨다.

어떤 유효한 적응 프로세스 제어 시스템에서, 몇몇 임계 파라매터(caitical parameter)는 조작자가 지정하여야 한다. 예를들어, 계수상수에 대한 적합한 선택은 적합한 계산구간을 설정하기 위하여 중요하다. 보편적인 눈금상수는 여러가지 형태의 프로세스에 이용될 수 없다. 이러한 제어시스템에서는 또한 조작자가 각각의 계산구간에 대하여 적당한 목표값을 선택하여야 한다. 이들 목표값은 일반적으로 주어진 프로세스에서 조작자의 경험에 의해 유도된다.

개선된 패턴인식, 자기동조 제어기가 Thomas W. Kraus에 의해 개발되었다. Kraus의 방법에 의하면, 적응프로세스는 에러가 표준 노이즈 드레쉬 홀드를 초과할 때 시작된다. 시작하자마자, 폐루프응답패턴은 첫번째 3개의 극값 또는 피크값과 첫번째 피크에 관련된 이들의 발생시간을 결정하기 위하여 감시된다.

3개의 피크없이, 과감쇠(overdamped) 제어 루프응답을 찾는 것이 공통이기 때문에, 첫번째 피크를 검증한 후의 설정된 대기주기(wait period) 다음에 두번째 피크가 발견되지 않는다면, Kraus의 적응 프로세스는 자동적으로 과감쇠된 응답을 인식한다. 만약 두번째 피크가 발견된다면, 세번째 피크가 첫번째 및 두번째 피크 사이의 시간에 비례하는 시간 주기동안 탐색된다. 만약 두번째 또는 세번째 피크가 검출되지 않는다면, 피크검색은 종료되고 의사 피크값이 할당된다.

따라서 오버슈트, 감쇠 및 주기와 같은 폐루프 응답 패턴의 특성은 응답 패턴의 측정된 극값을 이용하여 계산된다. 따라서, 이들 측정된 특성된 적정 특성 사이의 차이는 제어작동을 최적화 하도록 새로운 제어동작 파라매터를 계산하기 위하여 이용된다. 이러한 방법은 패턴인식, 자기동조 제어기라는 명칭으로 Thomas Kraus에게 특허 허여된 미합중국 특허 제4,602,326호에 상세하게 기술되어 있다. 여기에 참고로 기술한 Bristol 및 Kraus의 두 특허에 설명된 것처럼 상기 시스템은 최후 방해에 대하여 제어기를 동조시킨다. 이는, 만약 프로세스가 비선형이라면, 다음 방해에 대하여 제어기를 최적의 상태로 동조시키지 못할 수 있다.

또한 Kraus 시스템은 조작자에 의해 지정되어야 하는 이몌 파라매터를 가진다. 예를들어, Kraus 시스템에서 미리 지정된 대기주기를 선택하는 것은, 특히 프로세스가 넓은 조건 범위에 동작할 때, 중요하다. 이러한 대기주기는 중요한데 왜냐하면 피크 검색이 시작되기전에 대기시간을 형성하기 때문이다. 만약 대기주기가 부적합하게 설정된다면, 시스템은 효율적으로 동작할 수 없을 것이다. 또한 시스템은 두번째 및 세번째 피크가 노이즈 대역에서 상실될 때 프로세스의 동조를 강화하는 경향이 있다. 몇개의 방해후에, 응답은 과도하게 진동하게 될 수 있으며, 이는 시스템이 프로세스를 과도하게 보정하게 하여 응답을 과감쇠시킨다. 또한 노이즈 대역에 대한 드레쉬홀드는 사용자에 의해 선택되거나 또는 개루프 상태에 대한 사전동조 동작동안 결정된다. 이는 폐루프 프로세스에서 조건 변경에 적응하도록 응답하지 못한다.

방해에 대한 에러응답의 패턴특성에 민감하지만 주 프로세스 래그(dominant process lag)에 대한 방해형태 또는 형상 그리고 방해위치에 민감하지 않은 동조 알고리즘을 가진 적응 제어기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 완벽한 검출기술을 이용하여 유사한 첫번째 또는 두번째 피크를 할당함으로써 과감쇠된 동조로부터 빠른 회복을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 적정 최적 제어작동을 얻기 위하여 조작자가 지정하여야 하는 임계 파라매터의 수를 감소시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 두번째 형태의 방해 또는 설정점 변화가 발생할 때 한 형태의 방해에 대하여 이조(detuning)를 방지하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 목표 제어 에러 패턴특성과 측정된 제어 에러 패턴 특성이 노이즈로 부터 구별될 수 없을 때 적응 동조를 방지하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 추가피크에 대한 탐색이 종료하기 전에 추가피크가 발견될 수 없도록 피크를 검출한후에 대기시간을 적응하도록 결정하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 성공적인 이전동조를 이용하여 과도응답 시작시에 비선형 프로세스를 동조시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 격리된 에러응답들 사이의 정온주기(quiet period) 동안 노이즈 대역을 갱신시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 여러가지 형태의 프로세스에 적합한 동조 파라매터를 선택하는데 도움이 되도록, 프로세스 형태 파라매터를 결정하고 주요래그 및 주요지연 사이의 를 분류하는 자기동조 제어기를 제공하는 것이다.

일반적으로, 본 발명은 자기동조 제어기에 관한 것으로 자기동조 제어기는 방해에 응답하여 프로세어의 수행력을 개선하기 위하여 적합한 제어 파라매터 변경을 결정하는 폐루프에러응답을 특징으로 한다. 이러한 에러응답 또는 에러신호는 만약 제어기의 비례 대역과 같은 하나의 파라매터만을 적응시키고자 한다면, 프로세스 제어변수로부터 직접 계산될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 제어기의 파라매터 하나이상을 자동적으로 조정하기 위하여 에러신호는 설정점과 측정된 프로세스 변수신호 사이의 차로써 계산된다. 본 발명의 구현, 에러신호로부터 이용할 수 있는 패턴특성에 대한 바람직한 선택에 의하여, 제어 파라매터에 대한 작은 방해형상 및 위치에 민감하지 않도록 할 수 있게 하는 것이다.

상기 목적을 위하여, 본 발명은 측정된 프로세스 변수신호를 가진 프로세스를 조절하기 위하여 이용된 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동적으로 조정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 업셋 상태에 대한 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 에러신호에 대한 세개의 연속 진폭값이 선택되고 측정되어 측정된 감퇴(decay) 및 오버슈트(overshoot) 특성을 생성한다. 상기 세개의 연속 진폭은 측정된 감퇴특성이 오버슈트 특성보다 크도록 선택된다. 제어기의 제어 파라매터중 적어도 하나는 측정된 특성 및 목표특성 중 하나 또 둘 사이의 차이를 감소시키기 위하여 자동적으로 조정된다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 조절될 프로세스의 형태가 결정되며 이러한 결정된 프로세스 형태는 목표특성에 빠르게 수렴하도록 제어 파라매터에서의 변경을 계산하기 위하여 이용된다. 프로세스 형태는 사용자가 정의할 수 있으며 또는 에러신응답 및 현재 제어기 파라매터에 의해 제공된 정보로부터 자동적으로 결정된다. 특히 프로세스 형태 파라매터는 적어도 두개의 상이한 프로세스로 부터 미리 설정된 데이타에 기인한 응답특성에 제어기 파라매터를 연관시키는 보간계수 또는 외삽계수로써 이용된다.

직폭값을 측정하는 단계는 에러신호의 국소적 극값에 대한 4개 이상의 연속 진폭값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 네번째 진폭값이 필요하지만 검출될 수가 없다면, 네번째 진폭값은 이전에 측정된 진폭값을 이용하여 추정될 수 있다. 4개의 연속 진폭값 중 세개는 적어도 하나의 제어 파라매터를 조정하도록 쇠퇴 및 오버슈트 특성을 결정하기 위해 결합된다. 진폭의 위치를 알아내고 측정하는 단계는 첫번째 국소적 극값보다 늦게 에러신호의 굴곡점 위치를 알아내는 단계를 더 포함할 수 있다. 첫번째 국소적 극값과 굴곡점(knee) 사이의 시간 구간은 에러신호 응답의 시간 눈금을 결정한다. 따라서 이러한 시간구간은 두번째 국소적 극값을 탐색하기 위한 시간구간을 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 만약 이러한 구간이 국소적 극값을 할당하기 전에 소멸하면, 굴곡점은 진폭값으로써 이용되며 피크에 대한 탐색은 종료한다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면, 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동적으로 조정하는 방법은 새로운 방해 응답이 검출된 때 사용자가 선택한 프로세스 변수를 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다. 사용자 선택 프로세스 변수는 부분범위로 세분되며 각각의 부분범위는 이전에 적응된 제어 파라매터의 집합과 상응한다. 사용자 선택 변수의 부분범위는 저장된 제어기 파라매터의 어느 집합이 정확하게 검출된 방해에 가장 적합한지를 결정한다. 초기 에러응답의 신호는 이전에 저장된 제어기 파라매터의 집합중에서 분류하고 선택하기 위하여 이용될 수 있다.

또한 리드-래그 필터(lead-lag filter)는 설정점 신호를 필터링하기 위해 제공되며 이는 제어기가 부하 업셋에 대하여 제대로 동조될 때 설정점 변하에 대한 과도에러 오버슈트를 방지한다. 래그는 제어기 전체시간과 동일하도록 설정된다. 래그에 대한 리드의 비율은 적정 오버슈트 목표에 적응될 수 있다.

본 발명의 목적, 특성 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 바람직한 실시예를 설명함으로써 명백해지며 도면에서 같은 부분에 대하여는 동일한 도면부호를 가진다.

Claims (60)

1. 측정된 프로세스 변수신호를 가지는 프로세스를 조절하기 위하여 이용된 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법에 있어서, 업셋 상태에 대하여 프로세스의 페루프 응답을 나타내는 에러신호가 발생시키는 단계; 상기 에러신호의 패턴 특성을 나타내고 오버슈트보다 감퇴가 작다는 것을 나타내는 진폭값의 위치를 알아내고 측정하는 단계; 상기 측정된 감퇴 특성이 상기 오버슈트 특성보다 크도록 상기 에러신호의 측정된 감퇴 및 오버슈트 특성을 형성하기 위하여 세개의 연속 진폭값을 선택하는 단계; 상기 측정된 특성 중 하나와 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동적으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 진폭값은 에러신호의 국소적 극값인 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 에러신호는 프로세스 변수 신호와 설정점 신호 사이의 차와 일치하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서, 제러 파라매터를 자동으로 조정하는 단계는 조절될 프로세스의 형태를 결정하는 단계와 프로세스 형태의 함수로써 제어 파라매터에서의 변화를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
5. 제4항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 조절될 프로세스의 형태를 표시하는 보간 펙터를 결정하기 위하여 적어도 두개의 예정된 프로세스로부터 보간된 데이타와 측정된 데이타를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 보간된 데이타는 제어 파라매터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
7. 제6항에 있어서, 제어기 파라매터는 비례 및 적분시간 데이타를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
8. 제4항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 제어 파라매터에서 적합한 변경을 결정하기 위하여 적어도 두개의 예정된 프로세스로부터 보간된 데이타와 측정된 데이타를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
9. 제1항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 제어 파라매터에서 적합한 변경을 결정하기 위하여 적어도 두개의 예정된 프로세스로부터 외삽된 데이타와 측정된 데이타를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
10. 제1항에 있어서, 진폭값의 위치를 알아내고 측정하는 단계는 상기 에러신호의 국소적 극값 중 적어도 4개의 연속 진폭값의 위치를 알아내고 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
11. 제10항에 있어서, 진폭의 위치를 알아내고 측정하는 단계는 상기 네번째 진폭값이 측정될 수 없을 때 상기 네번째 진폭값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
12. 제1항에 있어서, 진폭의 위치를 알아내고 측정하는 단계는 첫번째 국소적 극값보다 늦게 상기 에러신호의 굴곡점의 위치를 알아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
13. 제10항에 있어서, 에러신호 응답의 시간 눈금을 결정하기 위하여 첫번째 국소적 극값과 상기 굴곡점 사이의 주기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
14. 제13항에 있어서, 첫번째 국소적 극값은 세개의 연속 진포값 중 첫번째 것으로 선택되며 상기 시간 눈금은 두번째 진폭의 위치를 결정하는 최대 대기 주기로 결정하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
15. 제14항에 있어서, 진폭값을 선택하는 단게는 상기 최대 대기 주기가 두번째 국소적 극값의 위치를 알아내기 전에 소멸한다면 상기 진폭값 중 하나로써 굴곡점을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 시간 눈금은 세번째 진폭의 위치를 알아내기는 최대 대기주기를 계산하기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
17. 제10항에 있어서, 두번째 국소적 극치보다 늦게 상기 굴곡점의 위치를 알아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
18. 제10항에 있어서, 상기 에러신호의 굴곡점을 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
19. 제1항에 있어서, 진폭값의 위치를 알아내고 측정하는 단게전에 사용자 선택 프로세스 변수를 샘플링하는 단계와 현재 프로세스 상태에 대한 개선된 동조를 제공하기 위하여 이전에 저장된 제어 파라매터의 집합으로부터, 사용자 선택 프로세스 변수의 샘플값에 근거하여 이전에 적응된 제어 파라매터를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
20. 제19항에 있어서, 프로세스 변수 범위는 이전에 적응된 제어 파라매터의 집합에 상응하는 각각의 부분범위로 세분되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
21. 제1항에 있어서, 세개의 연속 진폭값을 선택하는 단계는 양 또는 음인지를 결정하기 위하여 첫번째 진폭값의 부호를 표시하는 단계와, 만약 첫번째 진폭의 부호가 음이면 상기 진폭값 측정 단계를 단순화하기 위하여 상기 세개의 진폭값의 값을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
22. 제1항에 있어서, 제어기가 부하 업셋에 대하여 양호하게 동조될 때 설정점 변화에 응답하는 과도한 에러 오버슈트를 방지하기 위하여 리드-래그 필터로 상기 설정점 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
23. 제22항에 있어서, 목표 오버슈트 값을 얻기 위하여 상기 리드-래그 필터의 리드-대-래그비를 적합하게 동조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
24. 제1항에 있어서, 상기 에러신호의 정온 상태 동안 에러 노이즈를 측정하는 단계와 노이즈 대역을 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
25. 제1항에 있어서, 국소적 극값의 측정된 진폭값을 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
26. 측정된 프로세스 변수신호를 가지는 프로세스를 조절하기 위해 이용되는 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법으로서, 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 발생시키는 단계; 상기 에러신호의 국소적 극값의 진폭값을 측정하는 단계; 두번째 극치(E2)의 제곱의 첫번째 극치(E1)에 세번째 극치(E3)를 곱한 것보다 작거나 동일하도록 상기 국소적 극값(E1, E2 및 E3)의 세연속 진폭값을 선택하는 단계; 상기 연속 국소적 극값들을 결합함으로써 적어도 하나의 측정된 성능 특성을 형성하는 단계; 적어도 하나의 측정된 성능 특성과 목표 성능 특성 사이의 차를 개선 시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 결합시키는 단계는 성능 특성의 상기 집합 중 하나로써 오버슈트값을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
28. 제26항에 있어서, 상기 결합시키는 단계는 상기 측정된 성능 특성 중 하나로써 감퇴값을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
29. 제26항에 있어서, 진폭을 측정하는 단계는 첫번째 국소적 극값 보다 늦게 상기 에러신호의 굴곡점의 위치를 알아내고 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
30. 제26항에 있어서, 상기 에러신호의 정온 상태 동안 에러 노이즈를 측정하는 단계와 노이즈 대역을 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
31. 제26항에 있어서, 제어기가 부하 업셋에 대하여 양호하게 동조될 때 설정점 변화에 응답하는 과도한 에러 오버슈트를 방지하기 위하여 리드-래그 필터로 상기 설정점 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
32. 측정된 프로세스 변수신호를 가지는 프로세스를 조절하기 위해 이용되는 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법에 있어서, 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 발생시키는 단계; 조절될 프로세스의 형태를 식별하기 위하여 상기 에러신호의 패턴 특성을 결정하는 단계; 식별된 프로세스의 형태 및 상기 결정된 패턴 특성에 응답하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 계산하는 단계; 및 상기 결정된 특성과 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
33. 제32항에 있어서, 패턴 특성을 결정하는 단계는 오버슈트비를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
34. 제32항에 있어서, 패턴 특성을 결정하는 단계는 감퇴비를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
35. 측정된 프로세스 변수 신호를 가지는 프로세스를 조절하기 위해 이용되는 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법에 있어서, 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 발생시키는 단계; 상기 에러신호의 측정된 오버슈트 특성을 형성하기 위하여, 상기 에러신호의 패턴 특성을 특징화하는 첫번째 진폭값 및 상기 에러신호의 굴곡점인 두번째 진폭값을 계산하는 단계; 목표 감퇴값 또는 상기 진폭을 이용하여 계산된 감퇴값보다 작은 값으로부터 결정된 감퇴 특성값을 선택하는 단계; 및 상기 측정된 특성 중 하나와 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 계산된 감퇴 특성값은 첫번째 피크의 진폭에서 굴곡점값의 진폭을 뺀것에 의해서 나눠진 측정된 노이즈 대역과 동일한 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
37. 측정된 프로세스 변수 신호를 가지는 프로세스를 조절하기 위해 이용되는 자기동조 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법에 있어서, 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 발생시키는 단계; 노이즈 대역을 형성하기 위하여 상기 에러신호의 노이즈 성분신호를 측정하는 단계; 상기 에러신호의 측정된 오버슈트 특성을 형성하기 위하여 상기 에러신호의 패턴 특성을 나타내는 상기 노이즈 대역을 초과하는 국소적 극값인 첫번째 진폭값 및 두번째 진폭값을 측정하는 단계; 상기 오버슈트 특성 중 하나와 목표 오버슈트 특성 사이의 차를 개선하기 위하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 조정하는 단계; 및 상기 에러신호의 정온 상태 동안 상기 노이즈 대역을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
38. 제37항에 있어서, 세번째 진폭값을 추정하는 단계와 목표 감퇴값 또는 상기 진폭을 이용하여 계산된 감퇴값보다 작은 값으로부터 감퇴 특성값을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
39. 제37항에 있어서, 진폭값을 측정하는 단계는 상기 에러신호의 국소적 극값 중 적어도 4개의 연속 진폭값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
40. 제39항에 있어서, 진폭을 측정하는 단계는 상기 네번째 진폭값이 측정될 수 없으면 상기 네번째 진폭을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
41. 제37항에 있어서, 세번째 진폭값을 측정하는 단계 및 감퇴 특성을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
42. 제41항에 있어서, 진폭을 측정하는 단계는 오버슈트 특성 및 감퇴 특성을 형성하기 위하여 세개의 연속 진폭값을 선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 측정된 감퇴 특성은 상기 오버슈트 특성보다 큰 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
43. 제42항에 있어서, 상기 진폭값은 상기 에러신호의 국소적 극값인 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
44. 제37항에 있어서, 두번째 진폭값을 측정하는 단계는 상기 첫번째 진폭값보다 늦게 에러신호의 굴곡점의 위치를 알아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
45. 제44항에 있어서, 에러신호 응답의 시간 눈금을 결정하기 위하여 첫번째 진폭 및 상기 굴곡점 사이의 주기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
46. 제45항에 있어서, 상기 시간 눈금은 두번째 극값을 탐색하는 시간 크기를 결정하기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
47. 제45항에 있어서, 상기 시간 눈금은 세번째 진폭값의 위치를 알아내고 확인하는 주기를 결정하기 위하여 이용되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
48. 제44항에 있어서, 진폭을 측정하는 단계는 상기 두번째 진폭으로써 상기 굴곡점을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
49. 제44항에 있어서, 상기 에러신호의 상기 굴곡값의 위치를 알아내는 단계는 상기 두번째 진폭값보다 늦게 상기 굴곡점의 위치를 알아내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
50. 제37항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 조절될 프로세스 형태를 결정하는 단계와 결정된 프로세스 형태에 적합한 제어 파라매터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
51. 제50항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 제어 파라매터 중 적어도 하나를 조정하기 위하여 조절될 프로세스 형태를 표시하는 보간 펙터를 결정하기 위하여 적어도 두개의 예정된 프로세스로부터 보간된 데이타와 측정된 데이타를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
52. 제50항에 있어서, 자동으로 조정하는 단계는 조절될 프로세스의 형태를 표시하는 보간 펙터를 결정하기 위하여 적어도 두개의 예정된 프로세스로부터 보간된 데이타와 측정된 데이타를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
53. 제37항에 있어서, 진폭값을 측정하는 단계 전에 사용자 선택 프로세스 변수를 샘플링하는 단계와 현재 프로세스 상태에 개선된 동조를 제공하기 위하여 이전에 저장된 제어 파라매터의 집합을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
54. 제53항에 있어서, 시간 가변 프로세스 변수는 이전에 적응된 제어 파라매터의 집합에 상응하는 각각의 부분 범위로 세분되는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
55. 제37항에 있어서, 제어기가 부하 업셋에 대하여 양호하게 동조될 때 설정점 변화에 응답하는 과도한 에러 오버슈트를 방지하기 위하여 리드-래그 필터로 상기 설정점 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
56. 제55항에 있어서, 목표 오버슈트 값을 얻기 위하여 상기 래그-리드 필터의 비를 적응하도록 동조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기의 파라매터를 자동으로 조정하기 위한 방법.
57. 자기동조 제어 장치에 있어서, 측정된 프로세스 변수신호를 가진 프로세스를 조절하기 위한 제어 파라매터를 가진 제어기; 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 생성하는 수단; 및 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하는 어뎁터를 포함하며, 상기 어뎁터는; 상기 에러신호의 패턴특성을 나타내고 오버슈트보다 감퇴가 작다는 것을 나타내는 진폭값을 측정하는 수단, 상기 에러신호의 측정된 감퇴 및 오버슈트를 형성하기 위하여 측정된 감퇴 특성이 오버슈트 특성보다 크도록 선택된 세개의 연속 진폭값을 선택하는 수단, 상기 측정된 특성 중 하나와 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어장치.
58. 자기동조 제어장치에 있어서, 측정된 프로세스 변수신호를 가진 프로세스를 조절하기 위한 제어 파라매터를 가진 제어기; 업셋 상태에 대하여 프로세스의 폐루프 응답을 나타내는 에러신호를 생성하는 수단; 및 제어기의 제어 파라매터를 자동으로 조정하는 어뎁터를 포함하며, 상기 어뎁터는, 상기 에러신호의 패턴 특성을 결정하는 수단, 조절될 프로세스 형태를 식별하기 위하여 결정된 패턴 특성에 응답하는 수단, 조절될 프로세스 형태에 응답하는 결정된 패턴 특성에 응답하여 제어기의 제어 파라매터 중 적어도 하나를 자동으로 계산하는 수단, 및 결정된 특성과 목표 특성 사이의 차를 개선시키기 위하여 제어기의 제어 파라매터를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어장치.
59. 제58항에 있어서, 패턴특성을 결정하는 수단은 상기 에러신호의 오버슈트 및 감퇴비를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어장치.
60. 제58항에 있어서, 에러신호는 프로세스 변수 신호와 설정점 신호 사이의 차와 일치하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어장치.