KR100976334B1 - Ｐｉｄ 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 PID 제어 시스템은 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID 제어부; 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 적분 요소 저장부; 및 새로운 신(新)지령치가 적용된 경우 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스에서 대응되는 대응 지령치 및 상기 대응 지령치와 연관된 기적분 요소를 검색한 후, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분요소를 치환함으로써 상기 PID 제어부가 상기 기적분 요소를 이용하여 제어를 수행하도록 하는 연산 제어부를 포함하여 이루어짐으로써, 적분 요소에 의해 발생되는 와인드업을 효과적으로 억제할 수 있다.
PID 제어, 제어 대상, 감산기, 적분 요소, 안정 상태

Description

ＰＩＤ 제어 시스템 및 방법{PID control system and method thereof}
본 발명은 PID 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 PID 제어 시스템의 제어 대상이 신속하게 안정 상태에 진입하도록 하는 PID 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제어 시스템은 제어 대상이 신속하게 지령에 응답하도록 제어하여 그에 따른 응답 결과를 얻을 수 있도록 하는 시스템으로, 각종 산업용 기기들에 널리 사용되고 있다.
즉, 제어 시스템은 제어 대상의 출력값을 감지하여 지령치를 신속하게 추종하도록 하는 것으로, 대표적으로 비례적분미분 제어기 등이 사용된다.
본 발명은 제어 대상의 출력값이 지령치를 보다 신속하게 추종하도록 하는 PID 제어 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID(Proportional-Integrate-Derivative, 비례적분미분) 제어부; 및 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 적분 요소 저장부를 포함하여 이루어지는 PID 제어 시스템을 제시한다.
여기서, 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID 제어부; 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 적분 요소 저장부; 및 새로운 신(新)지령치가 적용된 경우 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스에서 대응되는 대응 지령치 및 상기 대응 지령치와 연관된 기적분 요소를 검색한 후, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분요소를 치환하는 연산 제어부를 포함하여 이루어지는 PID 제어 시스템을 제시한다.
여기서, 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 연산 제어부는 상기 PID 제어부의 전단에 위치하는 감산기에 포함될 수 있다.
또한, 상기 연산 제어부는 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 경우 동작하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 PID 제어 방법은 PID 제어부에 의하여 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하는 PID 제어 방법에 있어서, 상기 지령치에 대응되는 기지령치 및 상기 기지령치와 연관된 기적분 요소를 적분 요소 저장부에서 검색하여, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분 요소를 치환하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적분 요소 치환은 상기 제어 대상의 출력값이 상기 지령치에 최초 도달한 경우에 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 PID 제어 방법은 지령치에 대한 PID 제어부의 제어를 받는 제어 대상이 안정 상태에 있는지 판단하는 단계; 상기 제어 대상이 안정 상태에 있는 경우의 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하는 단계; 새로운 신지령치가 적용된 경우, 상기 저장된 지령치에서 상기 신지령치와 대응되는 기지령치가 존재하는지 검색하는 단계; 및 기지령치가 존재하는 경우, 상기 기지령치와 연관되어 저장되어 있는 기적분 요소로 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 치환하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이때 상기 적분 요소 치환은 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 경우에 수행되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 PID 제어 시스템 및 방법은 기존의 안정 상태일 때의 지령치와 적분 요소를 저장해 놓고 필요시에 이용함으로써 제어 대상의 안정 상태를 보다 신속하게 달성할 수 있다.
보다 구체적으로는 와인드업 현상을 보다 효과적으로 해소할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설 명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 PID 제어 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 PID 제어 시스템(110)은 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID(Proportional-Integrate-Derivative, 비례적분미분) 제어부(111) 및 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하고, 사용자의 요청에 의해 저장되어 있는 기적분 요소를 상기 PID 제어부에 제공하는 적분 요소 저장부(113)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 PID 제어부(111)는 상기 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 상기 제어 대상을 제어하는 요소로, 결국 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 목적을 가지고 있다. 물론, 상기 PID 제어부의 정상적인 동작을 위해서는 감산기 등이 추가로 요구되는데, 이는 종래 기술에 해당하는 것으로 상기 PID 제어부를 이용한 제어에 대해서 도 2를 통하여 살펴보도록 한다.
도 2는 일반적인 궤한(Feed-Back) 제어계통의 제어 시스템의 구성을 도시한 블럭도로, 궤한 제어계통의 제어 시스템은 도시된 바와 같이 감산기(30)와, 상기 PID 제어부에 대응되는 PID 제어기(10)와 제어 대상(20)으로 구성되어 진다.
각 요소의 동작을 살펴보면, 감산기(30)는 외부에서 입력되는 지령치(R)와 궤환된 출력값(Y)을 비교하여 에러값(e)을 산출한다. PID 제어기(10)는 감산기(30)에서 산출한 에러값(e)에 따라 제어 대상(20)의 동작을 제어하는 출력값(ｕ)을 산출하여 제어 대상(20)으로 출력하게 되고, 제어 대상(20)은 PID 제어기(10)로부터 입력받은 출력값(ｕ)에 따라 동작하며, 그 동작의 결과로 결과값(Y)을 출력한다.
여기서, 보통 사용되는 PID 제어기(10)의 역할은 제어 대상(20)의 출력값(Y)을 감지하여 지령치(R)를 신속하게 추종하도록 하는 것이다. 따라서 PID 제어기(10)는 감산기(30)가 산출한 에러값(e)에 대하여 하기 수학식1과 같은 연산을 수행함으로써 제어 대상(20)을 제어하는 출력값(u)을 산출하고 제어 대상(20)으로 출력한다.
Figure 112008077605322-pat00001
여기서, Kp는 비례이득, KI는 적분이득, 그리고 KD는 미분이득이다.
그에 따라, PID 제어기는 감산기가 산출한 에러값에 대한 비례 요소(
Figure 112008077605322-pat00002
)를 계산하는 비례계산부, 상기 에러값에 대한 적분 요소(
Figure 112008077605322-pat00003
)를 계산하는 적분계산부, 및 상기 에러값에 대한 미분 요소(
Figure 112008077605322-pat00004
)를 계산하는 미분계산부를 구비하며, 비례계산부, 적분계산부, 및 미분계산부에서 계산된 비례요소, 적분 요소, 미분 요소의 값을 합산하여 제어 대상을 제어하는 출력값(ｕ)을 산출한다.
PID 제어기 내 적분계산부는 지령치(R)와 제어 대상의 출력값(Y)의 차이, 즉 감산기에서 산출한 에러값(e)이 음 또는 양의 값으로 클 경우, 빠른 속도로 적분되며 적분 요소의 값이 너무 커지거나 작아지게 된다. 이렇게 커지거나 작아진 적분 요소의 값은 감산기에서 산출된 에러값(e)이 그 반대 부호의 값으로 충분히 지속될 때까지는 없어지지 않기 때문에 제어 대상의 출력값(Y)이 긴 시간 동안에 걸쳐 안정되지 못하고 과도상태를 가지는 결과를 도출하게 된다.
이와 같은 현상을 PID 제어기의 와인드업(Windup) 현상이라 한다.
결국, 와인드업 현상은 지령치(R)에 따라 PID 제어기가 제어 대상을 제어하는데 있어서, 제어 대상의 출력값(Y)이 지령치(R)에 도달하게 되는 안정상태로 진입하는데 긴 시간이 걸리게 하는 것이다.
따라서, PID 제어기를 이용하여 제어를 수행하는 제어 시스템이 보다 효과적인 제어 동작을 수행하기 위해서는, PID 제어기에서 이러한 와인드업 현상을 억제시키며 신속하게 제어 대상을 안정화시키는 PID 제어가 이루어져야 한다.
본 실시예에서 상기 와인드업 현상의 억제는 상기 적분 요소 저장부(113)에 의하여 달성이 가능하다.
상기 적분 요소 저장부(113)는 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 요소로, 사용자의 요청이 있는 경우 상기 기적분 요소를 상기 PID 제어부에 제공하게 된다.
상기 기적분 요소는 제어 대상이 안정 상태일 때의 적분 요소로, 이를 상기 제어 대상에 적용된 지령치(R)와 함께 저장하여 데이터베이스화하여 두고 이를 사 용자로 하여금 이용하도록 함으로써 와인드업의 억제가 용이해진다. 예를 들어 사용자가 상기 데이터베이스를 이용하여 추후 새로운 신(新)지령치를 적용할 경우, 상기 데이터베이스를 검색하여 상기 신지령치에 대응되는 지령치를 찾은 후, 상기 지령치와 연관된 기적분 요소로 현재 동작 중인 PID 제어부의 적분 요소를 치환시킴으로써, 용이한 와인드업의 억제가 가능하며, 이는 곧 제어 대상의 보다 빠른 안정 상태 도달이 가능해짐을 의미한다.
물론, 상기 데이터베이스의 구축을 위해서는 다양한 지령치에 대한 제어를 미리 수행할 필요가 있으나, 현재 적용하는 신지령치에 대해서 지속적으로 데이터베이스를 구축해 나가는 것으로도 충분하다. 또한, 이렇게 구축된 데이터베이스를 사용자가 인지할 필요가 있으므로, 도 3과 같이 상기 적분 요소 저장부에 저장된 데이터베이스를 사용자에게 표시하는 표시부(117)를 더 구비하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 사용자의 요청에 의하여 적분 요소 저장부에 저장된 기적분 요소가 상기 PID 제어부로 제공되도록 하기 위하여 사용자의 요청을 처리하는 요청 제어부(미도시)가 구비되어야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 PID 제어 시스템을 나타낸 블럭도로서, 제어 대상(120)의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID 제어부(111), 상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 적분 요소 저장부(113) 및 새로운 신(新)지령치가 적용 된 경우 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스에서 대응되는 대응 지령치 및 상기 대응 지령치와 연관된 기적분 요소를 검색한 후, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분요소를 치환함으로써 상기 PID 제어부가 상기 기적분 요소를 이용하여 제어를 수행하도록 하는 연산 제어부(115)를 포함하여 이루어지는 PID 제어 시스템이 제시되어 있다.
상기 PID 제어부(111)는 제어 대상(120)의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하는 요소로, 도 1에서 설명한 바와 동일하다.
상기 적분 요소 저장부(113)는 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하는 요소로 도 1의 실시예와 동일하다.
상기 연산 제어부(115)는 새로운 신(新)지령치가 적용된 경우 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스에서 대응되는 대응 지령치 및 상기 대응 지령치와 연관된 기적분 요소를 검색한 후, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분요소를 치환함으로써 상기 PID 제어부로 하여금 치환된 기적분 요소를 이용하여 PID 제어를 수행하게끔 하는 요소이다. 상기 연산 제어부는 도 1의 실시예에서 적분 요소 저장부의 데이터베이스를 참조한 사용자가 수동으로 적분 요소 치환을 수행하여야 하는 점을 개선한 것으로 자동으로 적분 요소 치환을 수행하기 위한 것이다.
참고로, 상기 신지령치는 기존 PID 제어를 수행하여 상기 적분 요소 저장부에 저장되어 있는 지령치와 구별하기 위한 용어로, 쉽게 설명하면 현재 적용되고 있는 지령치에 해당한다. 또한, 현재 적용된다는 의미는 지령치의 적용이 이루어지 고 있는 중인 시점과 적용이 개시된 시점 모두를 포함하는 개념임을 상기하도록 한다. 이는 추후 설명될 상기 연산 제어부의 검색 시기와, 적분 요소 치환 시기와 관련된다.
연산 제어부는 신지령치에 대응되는 지령치가 적분 요소 저장부에 저장되어 있는지 검색하는데, 이와 같이 상기 신지령치에 대응되며 상기 적분 요소 저장부에 저장되어 있는 지령치를 대응 지령치라 칭하기로 한다. 대응 지령치가 존재하는 경우, 상기 연산 제어부는 상기 대응 지령치와 연관되어 저장되어 있는 적분 요소인 기적분 요소를 추출하여 상기 PID 제어부의 적분 요소에 치환시킨다. 이와 같이 치환된 기적분 요소는 신지령치에 대응되는 대응 지령치 하에서 안정 상태를 도달한 경우의 적분 요소이므로, 기적분 요소를 이용하여 제어를 수행하는 PID 제어부의 제어 출력값(u)에 의하여 동작하는 제어 대상은 보다 빠르게 안정 상태의 도달이 가능해진다.
여기서, 먼저 대응 지령치와 상기 신지령치의 대응 정도에 대해서 설명하면 상기 대응은 상기 대응 지령치가 상기 신지령치와 일치하는 것을 의미한다. 따라서, 상기 연산 제어부는 적분 요소 저장부에서 신지령치와 일치하는 지령치를 검색하게 되는데, 상기 검색 결과에서 추출된 지령치가 대응 지령치가 된다.
다음으로 대응 지령치와 연관되어 저장되어 있는 적분 요소인 기적분 요소에 대해서 살펴보자. 상기 기적분 요소는 기존에 대응 지령치가 적용된 상태에서 제어 대상이 안정 상태에 도달한 경우의 PID 제어부의 적분 요소이다. 이와 같은 기적분 요소를 상기 대응 지령치와 일치하는 현재의 신지령치가 적용된 상태에서 현재의 적분 요소를 제거하고 대체하는 경우, 치환 시점이 문제될 수 있다. 상기 PID 제어부에서 산출되는 제어 출력값(u)은 적분 요소 뿐만이 아니라 비례 요소, 미분 요소를 포함하고 있는바, 아무 시점에나 적용하면 제어에 무리가 따를 가능성이 크다. 따라서 상기 제어 출력값에 적분 요소가 가장 큰 영향을 미치는 시점에서 적용하는 것이 바람직하다.
상기 제어 출력값에 적분 요소가 가장 큰 영향을 미치는 경우는 제어 대상이 안정 상태에 근접하는 경우에 해당한다. 안정 상태라 함은 제어 대상의 출력값인 Y와 지령치인 R의 오차가 적은 경우, 즉 에러값인 e가 0에 가까운 경우를 의미하는데, 이와 같은 안정 상태에서 수학식1을 참조하여 보면 미분 요소와 비례 요소의 값은 0에 가깝게 된다. 따라서, 상기 적분 요소를 치환하는 시점은 안정 상태에서 수행되는 것이 가장 바람직하나, 이처럼 처리할 경우 신지령치에 대한 PID 제어부의 적분 요소가 기적분 요소에 근접해 있을 것이므로 치환의 의미가 없다.
따라서, 적분 요소 저장부에 저장되어 있는 기적분 요소로 PID 제어부의 적분 요소를 치환하는 시점은 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 시점인 것이 바람직하다. 제어 대상의 출력값이 신지령치에 최초로 도달했다고 해서 바로 안정 상태에 도달하는 것은 아니다. 도 2에서 설명한 바와 같이 적분 요소의 특성상 제어 대상의 출력값이 신지령치에 최초로 도달한 이후에도 장시간 안정화를 거쳐야 안정 상태에 도달하게 되는 것이다. 이와 같이 안정화에 장시간이 요구되는 현상이 와인드업에 의한 것임을 설명한 바 있으며, 상기 적분 요소의 치환은 이와 같은 와인드업을 효과적으로 억제할 수 있게 한다.
물론, 제어 대상의 성질, 작업 상황, 신지령치의 크기 등을 고려하여 상기 적분 요소 치환의 시기는 조정이 가능할 것이다.
이상에서는 기적분 요소로 PID 제어부의 적분 요소를 치환하는 시점에 대해서 살펴보았는데, 다음으로는 대응 지령치를 검색하는 시점에 대해서 살펴보도록 하자.
상기 대응 지령치의 검색은 신지령치가 적용된 시점에서 수행될 수 있으며, 적분 요소 치환 시기가 결정된 후에 수행될 수도 있다. 물론, 신지령치 적용 시점에서 일정 시간 경과 후에 수행될 수도 있을 것이다.
이상의 동작을 위해서 상기 연산 제어부는 상기 적분 요소 저장부를 검색할 수 있어야 하며, 대응 지령치가 검색된 경우 상기 적분 요소 저장부에서 기적분 요소에 해당하는 데이터가 PID 제어부로 전송되도록 제어한다. 또한, 상기 PID 제어부에서 상기 적분 요소 저장부로부터 전송되어 온 기적분 요소로 현재의 적분 요소를 대체하도록 제어한다. 이와는 다르게 상기 연산 제어부는 상기 PID 제어부에 적분 요소 치환와 관계된 명령 데이터를 전송할 수 있으며, 이 경우 상기 PID 제어부는 상기 적분 요소 저장부로 해당 기적분 요소 데이터의 전송을 요청하고 전송된 기적분 요소를 이용하여 치환을 수행할 수도 있다. 상기 적분 요소 저장부는 추후 이루어질 적분 요소 및 지령치에 저장에 필요한 신지령치를 상기 연산 제어부를 통하여 전송받을 수도 있으며, 도 1에서와 같이 상기 연산 제어부를 거치지 않고 전송받을 수도 있다.
만약 상기 연산 제어부에서 대응 지령치를 적분 요소 저장부에서 검색하지 못한 경우, 상기 PID 제어부는 적분 요소의 치환 없이 PID 제어를 수행하게 되며, 제어 대상이 안정 상태에 도달한 경우의 PID 제어부의 적분 요소는 상기 적분 요소 저장부에 신지령치와 함께 저장됨으로써 기 데이터베이스에 첨부된다.
연산 제어부에 의하여 적분 요소 치환이 이루어진 경우라 하더라도, 제어 대상이 안정 상태에 도달한 경우의 적분 요소를 신지령치와 함께 저장할 수도 있다. 이 경우에는 기존의 대응 지령치에 대한 갱신의 개념이 될 것이다.
물론, 도 4의 실시예의 경우에도 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스를 사용자가 확인할 수 있도록 하는 표시부를 더 구비시킬 수도 있다. 이를 통하여 사용자의 요청에 의하여 적분 요소를 치환하는 방법과 겸용을 하는 것도 가능하며, 이는 사용자에 의한 옵션으로 선택가능하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 연산 제어부는 적분 요소 치환을 위한 시점을 판단하기 위하여 신지령치와 제어 대상의 출력값을 입력받을 필요가 있는데, 상기 신지령치와 제어 대상의 출력값은 이미 감산기에서 입력받고 있으므로, 이를 이용하도록 설계함으로써 상기 감산기에 포함되도록 배치할 수도 있다.
이상의 내용을 정리하면, PID 제어부에 의하여 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하는 PID 제어 시스템에서, 상기 지령치에 대응되는 기지령치 및 상기 기지령치와 연관된 기적분 요소를 적분 요소 저장부에서 검색하여, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분 요소를 치환하는 것으로, 이를 통하여 적어도 적분 요소에 의하여 발생되는 와인드업을 효율적으로 억제할 수 있게 된다. 이 때 상기 적분 치환의 시점에 대해서는 상기 제어 대상의 출력값이 상기 지령치에 최초 도달한 경우인 것이 바람직하다.
보다 구체적인 동작을 도 5를 통하여 살펴보면, 지령치에 대한 PID 제어부의 제어(S 510)를 받는 제어 대상이 안정 상태에 있는지 판단하고(S 520), 상기 제어 대상이 안정 상태에 있는 경우의 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장(S 530)한다. 새로운 신지령치가 적용되면(S 540), 상기 저장된 지령치에서 상기 신지령치와 대응되는 기지령치(앞에서 설명된 대응 지령치)가 존재하는지 검색하고(S 550), 기지령치가 존재하는 경우, 상기 기지령치와 연관되어 저장되어 있는 기적분 요소로 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 치환하고(S 560) PID 제어(S 510)를 수행하게 된다. 물론, 기지령치가 존재하지 않는 경우에는 S 510, S 520, S 530 단계를 거치게 된다.
한편, 상기 적분 요소 치환은 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 경우에 수행되는 것이 바람직함은 앞에서 언급한 바와 같다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 PID 제어 시스템은 제어 대상이 안정 상태인 경우, PID 제어 시스템에 적용된 지령치와 적분 요소를 데이터 베이스화해두고, 새로운 지령치가 적용된 경우, 상기 데이터 베이스에서 대응되는 기지령치를 찾아 기지령치의 적분 요소로 현재의 적분 요소를 적절한 시기에 치환 가능하도록 함으로써, PID 제어에서 적분 요소에 의해 발생되는 와인드업을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 PID 제어 시스템을 나타낸 블럭도.
도 2는 종래의 PID 제어 구성을 나타낸 블럭도.
도 3은 도 1의 다른 실시예에 따른 PID 제어 시스템을 나타낸 블럭도.
도 4는 도 1의 또다른 실시예에 따른 PID 제어 시스템을 나타낸 블럭도.
도 5는 도 4의 PID 제어 시스템의 동작을 나타낸 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110, 210, 310...PID 제어 시스템 111...PID 제어부
113...적분 요소 저장부 115...연산 제어부
120...제어 대상 130...감산기

Claims (7)

  1. 제어 대상의 출력값이 지령치를 추종하도록 제어하여 상기 제어 대상이 안정 상태에 도달하도록 하는 PID(Proportional-Integrate-Derivative, 비례적분미분) 제어부;
    상기 제어 대상이 안정 상태인 경우의 상기 PID 제어부의 적분 요소인 기적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하여 데이터베이스화하고, 사용자의 요청에 의해 저장되어 있는 기적분 요소를 상기 PID 제어부에 제공하는 적분 요소 저장부; 및
    새로운 신(新)지령치가 적용된 경우 상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스에서 대응되는 대응 지령치 및 상기 대응 지령치와 연관된 기적분 요소를 검색한 후, 상기 기적분 요소로 상기 PID 제어부의 적분요소를 치환함으로써 상기 PID 제어부가 상기 기적분 요소를 이용하여 제어를 수행하도록 하는 연산 제어부를 포함하여 이루어지는 PID 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적분 요소 저장부의 데이터베이스를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PID 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 제어부는 상기 PID 제어부의 전단에 위치하는 감산기에 포함되는 것을 특징으로 하는 PID 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 제어부는 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 경우 동작하는 것을 특징으로 하는 PID 제어 시스템.
  6. 지령치에 대한 PID 제어부의 제어를 받는 제어 대상이 안정 상태에 있는지 판단하는 단계;
    상기 제어 대상이 안정 상태에 있는 경우의 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 상기 지령치와 함께 저장하는 단계;
    새로운 신지령치가 적용된 경우, 상기 저장된 지령치에서 상기 신지령치와 대응되는 기지령치가 존재하는지 검색하는 단계; 및
    기지령치가 존재하는 경우, 상기 기지령치와 연관되어 저장되어 있는 기적분 요소로 상기 PID 제어부 내 적분 요소를 치환하고 PID 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 PID 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적분 요소 치환은 상기 제어 대상의 출력값이 상기 신지령치에 최초 도달한 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 PID 제어 방법.
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