KR100836655B1 - Apparatus for controlling offset and method at the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오프셋 보정 기능을 추가하여 플랜트의 제어성능을 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for improving controllability of a plant by adding an offset correction function.
이를 위해, 본 발명은, 플랜트와 상기 플랜트를 제어하는 제어기로 구성된 시스템에서, 상기 플랜트 제어시 기준치에 대한 초기 오프셋 값을 설정하는 오프셋 테이블을 작성하고, 측정된 오프셋 값이 오프셋 설정 조건을 만족하면 상기 측정된 오프셋 값을 상기 오프셋 테이블의 오프셋 값으로 업데이트시키는 오프셋 테이블 업데이터와; 상기 오프셋 테이블 업데이터에 의해 설정된 초기 오프셋 값 또는 업데이트된 오프셋 값을 상기 기준치에 대한 오프셋 보정값으로 결정하는 오프셋 익스트랙터를 구비하고; 상기 제어기의 출력값에 상기 오프셋 익스트랙터에 의해 결정된 오프셋 보정값을 합산하여 상기 플랜트에 입력하는 오프셋 제어장치를 제공한다.To this end, the present invention, in a system consisting of a plant and a controller for controlling the plant, to create an offset table for setting the initial offset value for the reference value in the plant control, and if the measured offset value satisfies the offset setting conditions An offset table updater for updating the measured offset value with an offset value of the offset table; An offset extractor for determining an initial offset value or an updated offset value set by the offset table updater as an offset correction value with respect to the reference value; Provided is an offset control device that adds an offset correction value determined by the offset extractor to the output value of the controller and inputs it to the plant.
오프셋, 플랜트, 제어기, 오프셋 테이블 Offset, plant, controller, offset table
Description
도 1은 일반적으로 플랜트 시스템에 적용되는 제어기를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a controller generally applied to a plant system.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 플랜트 시스템에 적용되는 오프셋 제어장치를 나타낸 블럭도이다.2A and 2B are block diagrams showing an offset control apparatus applied to a plant system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 오프셋 테이블을 나타낸 표이다.3 is a table showing an offset table according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 오프셋 제어과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an offset control process according to the present invention.
본 발명은 오프셋 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오프셋 보정 기능을 추가하여 플랜트의 제어성능을 향상시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an offset control apparatus and method thereof, and more particularly, to an apparatus and method for improving the control performance of a plant by adding an offset correction function.
플랜트는 일반적으로 정확하게 해석하기 어렵지만 제어하고자 하는 좁은 영역에서는 선형 시스템(linear system)으로 모델링을 하고 제어를 한다. 그러나, 제어 영역이 넓거나 시변 시스템인 경우에는 비선형(non-linear) 성분이나 시변 성분 때문에 제어하기가 어렵다. 이때, 비선형 성분이나 시변 성분이 느린 시스템이 라면, 시스템 y=f(v)을 오프셋 y0을 가지도록 y=f(v)+y0로 쉽게 새로이 정의할 수 있다. 플랜트에서 오프셋(offset)은 실제로 시간에 따라 위치에 따라 주변 온도 등 환경이 다르기 때문에 발생할 수 있으며, 시스템의 모든 파라메터가 오프셋에 연관될 수 있다.Plants are generally difficult to interpret correctly, but they model and control linear systems in tight areas that they want to control. However, in the case of a wide control region or a time varying system, it is difficult to control because of non-linear components or time varying components. In this case, if a nonlinear component or a time-varying component is a slow system, the system y = f (v) may be easily defined as y = f (v) + y0 to have an offset y0. In a plant, offsets can actually occur due to different circumstances, such as ambient temperature, depending on location over time, and all parameters of the system can be related to offsets.
도 1은 일반적으로 플랜트 시스템에 적용되는 제어기를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a controller generally applied to a plant system.
상기 시스템은 플랜트(PLANT)와 상기 플랜트를 제어하는 제어기로 구성되는데, 상기 플랜트는 공장설비나 기계장치 및 전기통신 따위의 종합체로서의 생산시설이나 공장, 제조공장, 생산설비를 말한다.The system is composed of a plant (PLANT) and a controller for controlling the plant, the plant refers to a production facility, a factory, a manufacturing plant, a production facility as an integrated body of plant equipment, machinery and telecommunications.
도 1을 참조하면, 기준치(r)에 대한 플랜트의 출력을 y라 할 때, 제어기의 출력(u) = f(e), 오차(e) = r-y, 제어출력(v) = 제어기의 출력(u)을 갖는데, 실제 플랜트는 상태나 외부환경에 의해 오프셋 값을 가지므로, 제어기에서 오프셋을 고려하지 않는다면 제어 안정 범위까지 제어하기 위해서 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 그리고, 제어기에 따라서 제어 성능이 현저히 나빠질 수도 있는 문제점이 있다.Referring to Figure 1, when the output of the plant to the reference value (r) y, the output of the controller (u) = f (e), error (e) = ry, control output (v) = output of the controller ( u), the actual plant has an offset value by state or external environment, so it may take a long time to control to the control stable range if the controller does not consider the offset. And, there is a problem that the control performance may be significantly worse depending on the controller.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제어기의 출력값에 최적 설정되거나 업데이트된 오프셋 테이블로부터 결정된 오프셋 보정값을 합산하여 플랜트에 입력함으로써, 플랜트의 오프셋을 상쇄할 수 있도록 하여 제어성능을 향상시키는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by adding an offset correction value determined from an offset table which is optimally set or updated to an output value of a controller and inputting it to the plant, the offset of the plant can be offset to control It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for improving performance.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 플랜트와 상기 플랜트를 제어하는 제어기로 구성된 시스템에서, 상기 플랜트 제어시 기준치에 대한 초기 오프셋 값을 설정하는 오프셋 테이블을 작성하고, 측정된 오프셋 값이 오프셋 설정 조건을 만족하면 상기 측정된 오프셋 값을 상기 오프셋 테이블의 오프셋 값으로 업데이트시키는 오프셋 테이블 업데이터와; 상기 오프셋 테이블 업데이터에 의해 설정된 초기 오프셋 값 또는 업데이트된 오프셋 값을 상기 기준치에 대한 오프셋 보정값으로 결정하는 오프셋 익스트랙터를 구비하고; 상기 제어기의 출력값에 상기 오프셋 익스트랙터에 의해 결정된 오프셋 보정값을 합산하여 상기 플랜트에 입력하는 오프셋 제어장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, in a system consisting of a plant and a controller for controlling the plant, to create an offset table for setting the initial offset value for the reference value in the plant control, and measured An offset table updater for updating the measured offset value with an offset value of the offset table if an offset value satisfies an offset setting condition; An offset extractor for determining an initial offset value or an updated offset value set by the offset table updater as an offset correction value with respect to the reference value; Provided is an offset control device that adds an offset correction value determined by the offset extractor to the output value of the controller and inputs it to the plant.
이때, 상기 오프셋 설정 조건의 만족은 제어 안정범위에 있을 때이고, 특정 시간(n)의 길이 만큼의 측정된 오차(e)의 적분값이 설정된 값(Eset)보다 작을 때를 제어 안정범위로 하는 것을 특징으로 한다.At this time, when the offset setting condition is satisfied, it is in the control stability range, and when the integral value of the measured error (e) by the length of the specific time (n) is smaller than the set value (Eset), It features.
또한, 상기 오프셋 보정값의 결정은 상기 오프셋 테이블의 초기 오프셋 값 또는 업데이트된 오프셋 값으로부터 1차 선형으로 인터폴레이션(interpolation)하여 구하는 것을 특징으로 한다.In addition, the offset correction value may be determined by interpolating linearly from the initial offset value or the updated offset value of the offset table.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 플랜트와 상기 플랜트를 제어하는 제어기로 구성된 시스템에서, 상기 플랜트 제어시 기준치에 대한 초기 오프셋 값을 설정하여 오프셋 테이블을 작성하는 단계와, 측정된 오프셋 값이 오프셋 설정 조건을 만족하면 상기 측정된 오프셋 값을 상기 오프셋 테이블의 오프셋 값으로 업데이트시키는 단계와, 상기 초기 오프셋 값 또는 업데이트된 오프셋 값을 상기 기준치에 대한 오프셋 보정값으로 결정하는 단계와, 상기 제어기의 출력값에 상기 결정된 오프셋 보정값을 합산하여 상기 플랜트에 입력하는 단계를 포함하는 오프셋 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, in the system consisting of a plant and a controller for controlling the plant, setting an initial offset value for the reference value in the plant control to create an offset table, the measured offset value is offset setting conditions If satisfied, the step of updating the measured offset value to the offset value of the offset table, determining the initial offset value or the updated offset value as an offset correction value for the reference value, and the output value of the controller Comprising the step of adding the determined offset correction value to the plant provides an offset control method.
또한, 상기 오프셋 설정 조건의 만족은 제어 안정범위에 있을 때이고, 특정 시간(n)의 길이 만큼의 측정된 오차(e)의 적분값이 설정된 값(Eset)보다 작을 때를 제어 안정범위로 하는 것을 특징으로 한다.Further, when the offset setting condition is satisfied, it is in the control stability range, and when the integral value of the measured error e by the length of the specific time n is smaller than the set value Eset, the control stability range is set. It features.
또한, 상기 오프셋 보정값의 결정은 상기 초기 오프셋 값 또는 업데이트된 오프셋 값으로부터 1차 선형으로 인터폴레이션(interpolation)하여 구하는 것을 특징으로 한다.In addition, the determination of the offset correction value may be obtained by interpolating linearly from the initial offset value or the updated offset value.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 플랜트 시스템에 적용되는 오프셋 제어장치를 나타낸 블럭도이다.2A and 2B are block diagrams showing an offset control apparatus applied to a plant system according to the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 플랜트 시스템은, 플랜트(PLANT)와, 상기 플랜트를 제어하는 제어기와, 상기 플랜트의 제어출력에서의 오프셋을 보정하는 오프셋 보정부로 구성될 수 있다. 이때, 제어출력(v) = 제어기 출력(u) + 오프셋 보정값(u0)을 갖는다.2A and 2B, the plant system according to the present invention may include a plant, a controller for controlling the plant, and an offset correction unit for correcting an offset in a control output of the plant. . At this time, the control output v = the controller output u + the offset correction value u0.
상기 오프셋 보정부는 초기 오프셋 값을 설정한 오프셋 테이블을 작성하고 필요에 따라 상기 오프셋 테이블의 오프셋 값을 업데이트(update)시키는 오프셋 테이블 업데이터와, 상기 오프셋 테이블 업데이터에 의해 설정된 초기 오프셋 값 또는 업데이트된(update) 오프셋 값을 오프셋 보정값으로 출력하는 오프셋 익스트랙터(offset extractor)를 구비한다.The offset correction unit generates an offset table that sets an initial offset value and optionally updates an offset value of the offset table, and an initial offset value or updated by the offset table updater. ) An offset extractor for outputting the offset value as an offset correction value.
상기 오프셋 테이블은 상기 오프셋 익스트랙터에 제공되는 오프셋 보정값의 정보를 나타낸 것으로, 오프셋 테이블 업데이터에 의해 작성된다. 이때, 상기 오프셋 테이블의 데이터 정보는 실제 제어를 수행하면서 얻을 수 있는 정보를 기초로 하는데, 플랜트를 운전하면서 기준치(r)를 변경하면서 수행하게 되면 기준치(r)에 대한 오프셋 값의 테이블을 만들 수 있다. 여기서, 기준치(r)는 플랜트 제어시 필요한 목표값을 말한다.The offset table represents information of offset correction values provided to the offset extractor and is created by an offset table updater. At this time, the data information of the offset table is based on the information that can be obtained while performing the actual control, when changing the reference value (r) while operating the plant can create a table of offset values for the reference value (r) have. Here, the reference value r refers to a target value required for plant control.
상기 오프셋 테이블 업데이터는 오프셋 설정 조건을 만족하면 기준치(r)에 대해 측정된 오프셋 값으로 오프셋 테이블을 작성한다. 여기서, 오프셋 설정 조건은 제어 안정범위에 있을 때를 말하며, 가령, 특정 시간(n)의 길이만큼의 오차(e)의 적분값이 설정된 값(Eset)보다 작을 때를 제어 안정범위라 하고, 수식은 다음과 같다. 즉, 
그리고, 상기 오프셋 테이블 업데이터는 상기 기준치에 대해 측정되는 서로 다른 오프셋 값이 있다면 가장 최근에 수행한 데이터 값으로 오프셋 값을 업데이트시킨다.The offset table updater updates the offset value with the most recently performed data value if there are different offset values measured with respect to the reference value.
상기 오프셋 익스트랙터는 상기 오프셋 테이블 업데이터를 통해 작성된 상기 오프셋 테이블로부터 기준치에 대한 오프셋 보정값(u0)을 결정한다. 상기 오프셋 익스트랙터가 상기 오프셋 보정값(u0)을 결정하는 방법은 다양하게 설계될 수 있는데, 가장 간단하게는 상기 오프셋 테이블의 오프셋 값으로부터 1차 선형으로 인터폴레이션(interpolation)하는 방법으로 구할 수 있다.The offset extractor determines an offset correction value u0 for a reference value from the offset table created through the offset table updater. The offset extractor determines the offset correction value u0 in various ways. The simplest method can be obtained by interpolating linearly linearly from the offset value of the offset table.
이어, 제어기의 출력값(u)에 상기 오프셋 익스트랙터에 의해 보정된 오프셋 값(u0)을 합산하여 플랜트에 입력하여 제어 출력(v)함으로써 플랜트의 오프셋을 제어한다.Then, the offset of the plant is controlled by summing the offset value u0 corrected by the offset extractor to the output value u of the controller and inputting it to the plant to control output v.
이와 같이, 제어출력에서 플랜트의 오프셋을 고려하여 향상된 제어 성능을 기대할 수 있다.As such, improved control performance can be expected in consideration of the offset of the plant in the control output.
도 3은 본 발명에 따른 오프셋 테이블을 나타낸 표이다.3 is a table showing an offset table according to the present invention.
도 3을 참조하면, 오프셋 테이블은 아래와 같이 표현될 수 있고, 초기의 오프셋 값은 0이다. R0, R1, R2, R3는 특정한 기준치이고, 설계자에 따라 여러개의 값으로 나뉘어질 수 있다.Referring to FIG. 3, an offset table may be expressed as follows, and an initial offset value is zero. R0, R1, R2, and R3 are specific reference values and can be divided into several values depending on the designer.
또한, 오프셋 값은 플랜트의 상태나 환경에 따라 달라질 수 있고, 기준치(r)에 따라 오프셋 값은 달라질 수 있다.In addition, the offset value may vary according to the condition or environment of the plant, and the offset value may vary according to the reference value r.
상기 오프셋 테이블에서 오프셋 값을 결정하는 실용적인 방법은 실제 제어를 수행하면서 얻을 수 있는 정보를 기초로 할 수 있다.A practical way of determining the offset value in the offset table may be based on information that can be obtained while performing the actual control.
도 4는 본 발명에 따른 오프셋 제어과정을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an offset control process according to the present invention.
도 4를 참조하면, 먼저, 오프셋 테이블을 작성하여 초기화한다(단계101).4, first, an offset table is created and initialized (step 101).
이후, 기준치(r)(reference)와 플랜트의 출력 피드백값(y)(feedback)을 구하고(단계102), 상기 값에 따라 오차값(e(k)=r(k)-y(k))을 구한다(단계103). 이때, 상기 측정된 오차값이 오프셋의 설정 조건, 즉, 제어 안정범위 내인지 판단한다. 여기서, 특정 시간(n)의 길이 만큼의 측정된 오차값의 적분값이 설정된 오차값(Eset)보다 작을 때를 제어 안정범위라 하고, 수식으로 다음과 같다. 즉, 
이때, 측정된 오차값의 적분값이 제어 안정범위이면, 상기 오프셋 테이블 업 데이터를 통해 측정된 오프셋 값으로 상기 오프셋 테이블을 업데이트시키고(단계105), 그렇지 않으면 초기화된 오프셋 테이블에 따른다(단계106).At this time, if the integral value of the measured error value is the control stability range, the offset table is updated with the offset value measured through the offset table up data (step 105), otherwise, the offset table is initialized (step 106). .
이후, 오프셋 익스트랙터를 통해 업데이트되거나 초기화된 오프셋 테이블의 오프셋 값으로부터 1차 선형으로 인터폴레이션(interpolation)하여 상기 기준치에 대한 오프셋 보정값(u0)을 결정하고(단계107), 제어기의 제어 출력값(u)와 오프셋 보정값(u0)을 합산하여 플랜트에 입력하여 플랜트의 오프셋을 제어한다(단계108).Subsequently, an interpolation is performed linearly from the offset value of the offset table updated or initialized through the offset extractor to determine the offset correction value u0 for the reference value (step 107), and the control output value u of the controller. ) And the offset correction value u0 are added to the plant to control the offset of the plant (step 108).
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible.
따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.
본 발명에 따른 오프셋 제어장치 및 방법은, 제어기의 출력값에 최적 설정되거나 업데이트된 오프셋 테이블로부터 결정된 오프셋 보정값을 합산하여 플랜트에 입력함으로써, 플랜트의 오프셋을 고려하여 제어성능을 향상시킬 수 있게 한다.The offset control apparatus and method according to the present invention adds the offset correction value determined from the offset table optimally set or updated to the output value of the controller and inputs it to the plant, thereby improving the control performance in consideration of the offset of the plant.
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