KR101116946B1 - 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치 - Google Patents

비례적분미분 제어기의 모드 전환장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101116946B1
KR101116946B1 KR1020100032914A KR20100032914A KR101116946B1 KR 101116946 B1 KR101116946 B1 KR 101116946B1 KR 1020100032914 A KR1020100032914 A KR 1020100032914A KR 20100032914 A KR20100032914 A KR 20100032914A KR 101116946 B1 KR101116946 B1 KR 101116946B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
pid
mode
speed difference
generated
Prior art date
Application number
KR1020100032914A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110113492A (ko
Inventor
정태수
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020100032914A priority Critical patent/KR101116946B1/ko
Priority to US13/078,842 priority patent/US8718800B2/en
Priority to JP2011084660A priority patent/JP2011222018A/ja
Priority to DE102011016207.0A priority patent/DE102011016207B4/de
Priority to CN2011100902100A priority patent/CN102279562B/zh
Publication of KR20110113492A publication Critical patent/KR20110113492A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101116946B1 publication Critical patent/KR101116946B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42033—Kind of servo controller
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42126—Bumpless, smooth transfer between two control modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 PID(Proportional Integral Differential) 제어기의 동작모드를 수동모드 및 자동모드로 전환할 경우에 모드 전환의 충격 발생을 제거하고, 안정하게 모드를 전환할 수 있도록 하는 것으로서 수동모드 전환신호 및 자동모드 전환신호에 따라 자동모드 및 수동모드의 PID 연산을 수행하여 구동신호를 발생하는 PID 연산부와, 상기 수동모드 전환신호가 발생되는 초기에 미리 설정된 시간동안 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호를 완충시켜 부하 구동기로 출력하는 수동모드 완충부와, 상기 자동모드 전환신호가 발생할 경우에 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호에 포함되어 있는 속도 차 적분신호를 계산하는 속도 차 적분신호 계산부를 더 포함하고, 상기 PID 연산부는 상기 자동모드 전환신호가 발생하는 초기에 상기 구동신호에 포함되어 있는 속도 차 적분신호를 상기 속도 차 적분신호 계산부가 계산한 속도 차 적분신호로 치환하여 상기 구동신호를 발생한다.

Description

비례적분미분 제어기의 모드 전환장치{Apparatus for changing mode in Proportional Integral Differential controller}
본 발명은 비례적분미분 제어기(Proportional Integral Differential controller : 이하, PID 제어기라고 약칭함)의 모드 전환장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 PID 제어기의 동작모드를 수동모드 및 자동모드로 전환할 경우에 모드 전환의 충격 발생을 제거하고, 안정하게 모드를 전환할 수 있도록 하는 PID 제어기의 모드 전환장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전동기를 비롯한 각종 부하의 구동을 제어하는 데에는 PID 제어기가 널리 사용되고 있다. 상기 PID 제어기가 부하를 구동시키는 동작모드는 자동모드와 수동모드가 있다.
상기 자동모드는 PID 제어기가 부하의 속도 검출신호를 입력하여 현재 운전되고 있는 부하의 상태를 판단하고, 판단한 부하의 상태와 사용자가 설정한 속도 명령신호를 PID 제어하여 부하를 구동시킬 구동신호를 생성하며, 생성한 구동신호에 따라 부하를 구동시킨다.
그러므로 상기 자동모드는 부하의 현재 동작상태에 따라 사용자가 원하는 상태로 부하를 구동시킬 수 있는 것으로서 상기 PID 제어기는 쉼 없는 연산 동작을 반복 수행하여 부하를 안정되게 구동시킬 수 있다.
그리고 상기 수동모드는 시스템에서 궤환되는 부하의 상태를 무시하고, 사용자가 설정한 속도 명령신호에 따라 상기 PID 제어기가 구동신호를 발생하여 부하를 구동시킨다.
이러한 PID 제어기의 자동모드 및 수동모드는 사용자가 원하는 때에 전환이 가능하다. 그러나 PID 제어기의 출력신호에 따라 부하를 구동시키는 상태에서 모드를 전환할 경우에 시스템에 과부하가 인가됨은 물론 모드의 전환에 따른 충격이 발생한다.
예를 들면, PID 제어기가 자동모드로 동작하고 있는 상태에서 수동모드로 변환할 경우에 PID 제어기는 속도 검출신호 및 속도 명령신호의 차이값에 따라 구동신호를 출력하는 상태에서 속도 명령신호에 따라서만 구동신호를 출력하게 된다.
이 때, PID 제어기에서 출력되는 구동신호의 값이 크게 변동할 경우에 부하의 구동 상태가 크게 변동하게 되고, 부하의 구동상태 변동이 시스템에 그대로 전달되어 시스템에 과부하가 발생하게 된다.
그러므로 자동모드에서 수동모드로 모드를 전환할 경우에 PID 제어기에서 출력되는 구동신호의 변화량을 제한하여 모드의 전환에 따른 충격의 발생을 제한하고, 시스템의 과부하를 방지하고 있다.
그러나 모드를 전환할 경우에 PID 제어기에서 출력되는 구동신호의 변화량을 제한하게 되면, 응답속도에 지연이 발생하는 문제점이 있었다.
또한 PID 제어기의 동작모드를 수동 모드에서 자동모드로 전환할 경우에 상기 PID 제어기는 초기 값부터 PID 제어를 수행하므로 안정한 상태로 부하를 구동시키는 데에는 많은 시간이 소요되고, 이로 인하여 부하의 구동속도가 일정하게 안정되지 못하게 되면서 시스템이 진동을 하게 된다.
그러므로 본 발명이 해결하려는 과제는 PID 제어기의 동작모드를 자동모드에서 수동모드로 전환할 경우에 구동신호의 변화량을 제한하지 않으면서도 모드 변환의 충격을 완화할 수 있는 PID 제어기의 모드 전환장치를 제공한다.
또한 본 발명은 PID 제어기의 동작모드를 수동모드에서 자동모드로 전환할 경우에 시간 지연이나 진동의 발생 등을 억제하면서 안정하게 모드를 전환할 수 있도록 하는 PID 제어기의 모드 전환장치를 제공한다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 PID 제어기의 모드 전환장치는 수동모드 전환신호 및 자동모드 전환신호에 따라 자동모드 및 수동모드의 PID(Proportional Integral Differential) 연산을 수행하여 구동신호를 발생하는 PID 연산부와, 상기 수동모드 전환신호가 발생되는 초기에 미리 설정된 시간동안 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호를 완충시켜 부하 구동기로 출력하는 수동모드 완충부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 수동모드 완충부는 상기 수동모드 전환신호가 발생될 경우에 미리 설정된 시간 동안 스위칭신호를 발생하는 타이머와, 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호를 완충시키는 필터와, 상기 스위칭신호에 따라, 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호가 상기 필터를 통과하거나 또는 상기 부하 구동기로 바이패스시키는 복수 개의 절환 스위치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 필터는 상기 PID 제어부가 출력하는 구동신호를 고주파 필터링하는 래그 필터인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치는 상기 자동모드 전환신호가 발생할 경우에 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호에 포함되어 있는 속도 차 적분신호를 계산하는 속도 차 적분신호 계산부를 더 포함하고, 상기 PID 연산부는 상기 자동모드 전환신호가 발생하는 초기에 상기 구동신호에 포함되어 있는 속도 차 적분신호를 상기 속도 차 적분신호 계산부가 계산한 속도 차 적분신호로 치환하여 상기 구동신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 PID 제어기의 모드 전환장치는 자동모드에서 수동모드로 전환할 경우에 PID 제어기에서 출력되는 구동신호를 고주파 필터를 이용하여 필터링함으로써 모드 전환시 수반되는 충격을 완화하고, 안정하게 수동모드로 전환하여 부하를 구동시킬 수 있다.
또한 수동모드에서 자동모드로 전환할 경우에 PID 제어신호의 성분들 중에서 속도 차 적분신호를 추출하여 구동신호에 삽입시킴으로써 자동모드로 매끄럽게 전환할 수 있고, 급격한 저부하 또는 급격한 고부하의 상황을 예방하여 부하를 안정하게 구동시킴은 속도가 원하는 속도에 빠른 속도로 도달하도록 유도할 수 있는 등의 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 PID 제어를 이용한 전동기의 속도 제어장치의 구성을 보인 블록도,
도 2 및 도 3은 도 1의 속도 제어장치에서 모드 전환시 PID 제어기의 출력신호의 변화를 보인 그래프,
도 4는 본 발명의 본 발명의 모드 전환장치에 따른 PID 제어기의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 모드 전환장치에서 모드 전환시 출력신호의 변화를 보인 그래프,
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 PID 제어를 이용한 전동기의 속도 제어장치의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 부하이다. 상기 부하(100)는 예를 들면, 전동기를 사용할 수 있다.
부호 110은 속도계이다. 상기 속도계(110)는 상기 부하(100)의 회전속도를 검출하여 속도 검출신호(PV)를 발생한다.
부호 120은 PID 제어기이다. 상기 PID 제어기(120)는 사용자의 조작에 따라 입력되는 속도 명령신호(SV)와 부하(100)인 전동기의 속도 검출신호(PV)를 PID 제어하여 상기 부하(100)를 구동시킬 구동신호(MV)를 생성한다.
부호 130은 부하 구동기이다. 상기 부하 구동기(130)는 상기 PID 제어기(120)가 출력하는 구동신호(MV)에 따라 구동동력을 발생하여 부하(100)를 구동시킨다.
이와 같이 구성된 전동기의 속도 제어장치는 부하(100)인 전동기를 구동시킬 경우에 사용자의 조작에 따라 설정된 속도 명령신호(SV)가 PID 제어기(120)로 입력된다.
그리고 부하(100)의 회전속도를 속도계(110)가 검출하여 속도 검출신호(PV)를 발생하고, 발생한 속도 검출신호(PV)는 상기 PID 제어기(120)로 입력된다.
상기 PID 제어기(120)는 현재 설정된 동작모드가 자동모드일 경우에 상기 속도 명령신호(SV)와 상기 속도 검출신호(PV)의 차이 값을 판단하고, 판단한 차이 값에 따라 상기 부하(100)를 구동시킬 구동신호(MV)를 발생하며, 발생한 구동신호(MV)는 부하 구동기(130)로 입력된다.
그러면, 상기 부하 구동기(130)는 상기 구동신호(MV)에 상응하는 구동동력을 발생하고, 발생한 구동동력에 따라 전동기(100)가 구동되어 회전하게 된다.
그리고 수동모드가 설정되어 있을 경우에 상기 PID 제어기(120)는 속도계(110)로부터 궤환되는 속도 검출신호(PV)의 크기에 관계없이 상기 속도 명령신호(SV)에 따라 구동신호(MV)를 발생하고, 발생한 구동신호(MV)는 부하 구동기(130)로 입력된다.
그러면, 상기 부하 구동기(130)는 상기 구동신호(MV)에 상응하는 구동동력을 발생하고, 발생한 구동동력에 따라 전동기(100)가 구동되어 회전하게 된다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 시간(t10)(t20)에 PID 제어기(120)가 자동모드로 동작시키게 되면, PID 제어기(120)는 초기에 구동신호(MV)를 진동하면서 발생하게 되고, 시간의 경과에 따라 상기 PID 제어기(120)가 안정된 상태의 구동신호(MV)를 발생하여 부하 구동기(130)가 부하(100)를 안정하게 구동시키게 된다.
이와 같이 PID 제어기(120)가 자동모드로 동작하는 상태에서 시간(t11)(t21)에 수동모드로 전환하게 되면, 상기 PID 제어기(120)가 출력하는 구동신호(MV)의 값이 도 2에 도시된 바와 같이 급격하게 감소되거나 또는 도 3에 도시된 바와 같이 급격하게 증가될 수 있다.
즉, 자동모드일 경우에 상기 PID 제어기(120)는 속도계(110)로부터 궤환되는 속도 검출신호(PV)와 사용자가 설정한 속도 명령신호(SV)의 차이 값을 계산하고, 계산한 차이 값에 따라 구동신호(MV)를 발생하게 된다.
이와 같은 상태에서 PID 제어기(120)가 수동모드로 전환되면, 상기 PID 제어기(120)는 상기 속도 검출신호(PV)에 관계없이 사용자가 설정한 속도 명령신호(SV)에 따라 구동신호를 발생하므로 상기 PID 제어기(120)가 출력하는 구동신호(MV)의 값이 급격하게 감소되거나 또는 급격하게 증가될 수 있다.
이와 같이 구동신호(MV)의 값이 급격하게 감소되면, 부하 구동기(130)가 부하(100)의 구동속도를 급격하게 감속시켜야 되는 저부하의 충격이 발생한다. 그리고 구동신호(MV)의 값이 급격하게 증가되면, 부하 구동기(130)가 부하(100)의 구동속도를 급격하게 증가시켜야 되는 고부하의 충격이 발생한다.
이러한 저부하 충격 및 고부하의 충격이 발생하게 되면, 부하(100)의 구동에 많은 무리를 주게되고, 장시간 반복할 경우에 부하(100)의 사용수명을 단축시키게 되는 요인으로 작용한다.
그리고 PID 제어기(120)가 수동모드로 동작하는 상태에서 시간(t12)(t22)에 자동모드로 전환하게 되면, 상기 PID 제어기(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 초기 값부터 PID 제어를 수행하여 구동신호(MV)를 발생하게 되므로 부하(100)를 안정된 속도로 구동시킬 때까지 많은 시간이 소요된다. 또한 상기 부하(100)를 안정된 속도로 구동시킬 때까지 상기 PID 제어기(120)는 구동신호(MV)를 진동하면서 발생하게 되고, 이와 같이 진동하는 구동신호(MV)에 따라 부하 구동기(130)가 부하(100)를 구동시키게 되어 부하(100)의 구동속도가 진동하게 됨은 물론 부하(100)의 구동에 따라 동작하는 시스템이 진동하게 된다.
도 4는 본 발명의 모드 전환장치에 따른 PID 제어기의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 400은 PID 연산부이다. 상기 PID 연산부(400)는 수동모드 전환신호 및 자동모드 전환신호에 따라 수동모드 및 자동모드로 동작한다. 또한 상기 PID 연산부(400)는 자동모드일 경우에 속도 검출신호(PV) 및 속도 명령신호(SV)의 차이 값에 따라 PID 제어를 수행하여 구동신호(MV1)를 발생한다. 또한 상기 PID 연산부(400)는 수동모드일 경우에 상기 속도 명령신호(SV)에 따라 PID 제어를 수행하여 구동신호(MV1)를 발생한다. 또한 상기 PID 연산부(400)는 수동모드에서 자동모드로 전환하는 초기에 궤환되는 속도 차 적분신호(MVi)에 따라 구동신호(MV1)를 발생한다.
부호 410은 수동모드 완충부이다. 상기 수동모드 완충부(410)는 상기 PID 연산부(400)가 자동모드에서 수동모드로 전환하는 초기에 미리 설정된 시간동안 상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV1)를 고주파 필터링으로 완충하여 부하 구동기로 출력한다.
상기 수동모드 완충부(410)는 고주파 필터인 래그(LAG) 필터(412)와, 타이머(414)와, 절환 스위치(416, 418)를 포함한다.
상기 래그 필터(412)는 상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV1)를 고주파 필터링으로 완충한다.
상기 타이머(414)는 수동모드 전환신호에 따라 트리거되어 미리 설정된 시간동안 스위칭 신호를 발생한다.
상기 절환 스위치(416, 418)는 상기 타이머(414)가 출력하는 스위칭 신호에 따라 스위칭되어 상기 타이머(414)의 설정시간동안 상기 PID 연산부(400)의 출력신호가 상기 래그 필터(412)를 통해 완충된 후 상기 부하 구동기로 출력되고 상기 타이머(414)의 설정시간이 경과될 경우에 상기 PID 연산부(400)의 출력신호가 상기 부하 구동기로 출력되게 한다.
부호 420은 속도 차 적분신호 계산부이다. 상기 속도 차 적분신호 계산부(420)는 수동모드에서 자동모드로 전환하는 초기에 상기 부하 구동기로 출력되는 구동신호(MV2)와 속도 검출신호(PV) 및 속도 명령신호(SV)에 따라 속도 차 적분신호(MVi)를 계산하고 계산한 속도 차 적분신호(MVi)를 상기 PID 연산부(400)로 궤환 출력한다.
이와 같이 구성된 본 발명은 자동모드일 경우에 PID 연산부(400)는 사용자가 설정한 속도 명령신호(SV)와 궤환되는 속도 검출신호(PV)에 따라 PID 제어를 수행하여 구동신호(MV1)를 발생하고, 발생한 구동신호(MV1)는 절환 스위치(416, 618)를 통해 부하 구동기로 출력되어 부하 구동기가 구동신호(MV1)에 따라 부하를 구동시키게 된다.
이와 같은 상태에서 수동모드 전환신호가 입력될 경우에 상기 PID 연산부(400)를 수동모드로 동작한다. 즉, 상기 PID 연산부(400)는 사용자가 설정한 속도 명령신호(SV)에 따라 PID 제어를 수행하여 구동신호(MV1)를 발생한다.
그리고 상기 수동모드 전환신호가 수동모드 완충부(410)의 타이머(414)로 입력된다. 그러면, 상기 타이머(414)는 트리거되어 미리 설정된 소정의 시간을 카운트하면서 스위칭신호를 발생하여 절환 스위치(416, 418)의 가동단자가 일측 고정단자(a1, a2)에 각기 접속된다.
그러면, 상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV1)는 절환 스위치(416)를 통해 래그 필터(412)로 입력되어 고주파 필터링되면서 변화량이 완충되고, 변화량이 완충된 구동신호(MV2)가 절환 스위치(418)를 통해 부하 구동기로 출력되어 부하를 구동시키는데 사용된다.
즉, 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 시간(t30, t40)에 PID 연산부(400)가 자동모드로 동작하는 상태에서 시간(t31, t41)에 수동모드 전환신호가 입력되어 상기 PID 연산부(400)가 수동모드로 동작하기 시작하는 초기에 타이머(414)가 동작하여 미리 설정된 시간동안 스위칭 신호를 발생한다.
따라서, 상기 PID 연산부(400)에서 출력되는 구동신호(MV1)가 래그 필터(412)를 통해 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 고주파 필터링되어 변화량이 완충되고, 변화량이 완충된 구동신호(MV2)가 부하 구동기로 출력된다.
그러므로 자동모드에서 수동모드로 전환되면서 상기 PID 연산부(400)에서 출력되는 구동신호(MV1)의 값이 크게 변동되어도 구동신호(MV1)의 값이 완충되어 부하 구동기는 부하의 구동속도를 천천히 가변시키게 되고, 모드의 전환에 따른 충격이 발생되지 않는다.
이와 같이 PID 연산부(400)가 수동모드로 동작하는 상태에서 시간(t32, t42)에 자동모드 전환신호가 입력될 경우에 상기 PID 연산부(400)는 자동모드로 동작하게 된다.
이와 같은 상태에서 속도 차 적분신호 계산부(420)는 속도 차 적분신호(MVi)를 계산하고, 계산한 속도 차 적분신호(MVi)는 PID 연산부(400)로 입력된다.
그러면, 상기 PID 연산부(400)는 자동모드로 동작하면서 속도 차 적분신호를 상기 속도 차 적분신호 계산부(420)가 출력하는 속도 차 적분신호(MVi)로 대치하여 구동신호(MV)를 발생하게 된다.
그러므로 수동모드에서 자동모드로 전환하는 초기에 상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수동모드시 출력하였던 구동신호(MV)의 값으로부터 변화되기 시작하고, 이로 인하여 상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV)의 값이 진동하지 않게 된다.
여기서, 상기 PID 연산부(400)가 속도 차 적분신호 계산부(420)에서 출력되는 속도 차 적분신호(MVi)를 대치하여 구동신호(MV)를 발생함에 따라 상기 PID 연산부(400)에서 출력되는 구동신호(MV)의 값이 수동모드시 출력하였던 구동신호(MV)의 값으로부터 변화되기 시작하는 동작을 보다 상세히 설명한다.
PID 연산부(400)가 PID 연산을 수행하여 출력하는 구동신호(MV)에는 비례연산 성분, 적분연산 성분 및 미분연산 성분이 포함되어 있다. 상기 구동신호(MV)에 포함되어 있는 성분들 중에서 에러의 증감이 발생하였을 경우에 순간적으로 나타났다가 사라지는 미분 연산의 성분을 제외하면, 비례 연산 성분과 적분 연산의 성분만이 남게 된다.
상기 비례 연산 성분 및 적분 연산의 성분만을 고려할 경우에 PID 연산부(400)에서 출력되는 구동신호(MV)를 이용하여 역으로 비례 연산 성분 및 적분 연산 성분을 복원할 수 있다.
상기 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV)의 값은 하기의 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112010022883514-pat00001
상기 수학식 1에서 상기 MVp는 비례 연산하는 속도 차 신호이고, 상기 MVi는 적분 연산하는 속도 차 적분신호이며, 상기 MVd는 미분 연산하는 속도 차 미분신호로서 하기의 수학식 2 내지 수학식 4와 같다.
Figure 112010022883514-pat00002
Figure 112012000795974-pat00011
Figure 112010022883514-pat00004
여기서, Kp, Ti 및 Td들 각각은 미리 설정된 이득 값이다.
상기 수학식 2에서 이득 값(Kp), 속도 명령신호(SV) 및 속도 검출신호(PV)는 알고 있는 값으로서 속도 차 신호(MVp)를 계산할 수 있다.
그리고 속도 차 미분신호(MVd)의 값을 '0'이라고 가정할 경우에 상기 PID 연산부(400)에서 출력되는 구동신호(MV)에 포함된 속도 차 적분신호(MVi)를 계산할 수 있다.
상기한 본 발명에서는 속도 차 적분신호 계산부(420)가 상술한 바와 같이 PID 연산부(400)가 출력하는 구동신호(MV)에 포함된 속도 차 적분신호(MVi)를 계산하고, 계산한 속도 차 적분신호(MVi)를 PID 연산부(400)에 입력시켜 구동신호(MV)에 포함되게 한다.
그러므로 본 발명에 따르면, 수동모드에서 자동모드로 전환할 경우에 자동모드의 시작을 초기 연산부터 수행하지 않고, 수동 모드에서 마지막으로 출력하였던 구동신호(MV)의 값부터 PID 제어를 수행할 수 있다.
그리고 상기 PID 연산부(400)의 PID 연산은 응답 지연 등의 손실이 발생하지 않고, 수동모드로부터 자동모드로 부드럽게 연결되어 상기 구동신호(MV)가 진동되는 것을 억제할 수 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
400 : PID 연산부 410 : 수동모드 완충부
412 : 래그 필터 414 : 타이머
416, 418 : 절환 스위치 420 : 속도 차 적분신호 계산부

Claims (4)

  1. 수동모드 전환신호 및 자동모드 전환신호에 따라 자동모드 및 수동모드의 비례적분미분(PID) 연산을 수행하여 구동신호를 발생하는 PID 연산부; 및
    상기 수동모드 전환신호를 수신하는 경우, 미리 설정된 시간동안 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호를 완충하여 부하 구동기로 출력하는 수동모드 완충부; 및
    상기 자동모드 전환신호를 수신하는 경우, 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호에 포함되는 속도 차 적분신호를 계산하는 속도 차 적분신호 계산부를 포함하는 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수동모드 완충부는,
    상기 수동모드 전환신호가 발생될 경우에 미리 설정된 시간 동안 스위칭신호를 발생하는 타이머;
    상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호를 완충시키는 필터; 및
    상기 스위칭신호에 따라, 상기 PID 연산부가 발생하는 구동신호가 상기 필터를 통과하거나 또는 상기 부하 구동기로 바이패스시키는 복수의 절환 스위치를 포함하는 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 필터는,
    상기 PID 연산부가 출력하는 구동신호를 고주파 필터링하는 래그 필터인 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 PID 연산부는,
    상기 자동모드 전환신호를 수신하는 경우, 상기 구동신호에 포함되는 속도 차 적분신호를 상기 속도 차 적분신호 계산부가 계산한 속도 차 적분신호로 치환하여 상기 구동신호를 발생하는 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치.
KR1020100032914A 2010-04-09 2010-04-09 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치 KR101116946B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100032914A KR101116946B1 (ko) 2010-04-09 2010-04-09 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치
US13/078,842 US8718800B2 (en) 2010-04-09 2011-04-01 Apparatus for changing mode in proportional integral differential controller
JP2011084660A JP2011222018A (ja) 2010-04-09 2011-04-06 Ｐｉｄ制御器のモード切替装置
DE102011016207.0A DE102011016207B4 (de) 2010-04-09 2011-04-06 Vorrichtung zum Wechseln des Betriebsmodus eines PID-Reglers
CN2011100902100A CN102279562B (zh) 2010-04-09 2011-04-08 用于改变比例积分微分控制器的模式的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100032914A KR101116946B1 (ko) 2010-04-09 2010-04-09 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110113492A KR20110113492A (ko) 2011-10-17
KR101116946B1 true KR101116946B1 (ko) 2012-03-14

Family

ID=44658288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100032914A KR101116946B1 (ko) 2010-04-09 2010-04-09 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8718800B2 (ko)
JP (1) JP2011222018A (ko)
KR (1) KR101116946B1 (ko)
CN (1) CN102279562B (ko)
DE (1) DE102011016207B4 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112014004809A2 (pt) 2011-08-29 2017-03-21 Crown Equip Corp sistema, método, e, veículo
CN103765338B (zh) 2011-08-29 2016-12-21 克朗设备公司 多模式车辆导航控制
CA2845828C (en) 2011-08-29 2015-04-14 Crown Equipment Corporation Vehicular navigation control interface
CN106855714B (zh) * 2015-12-09 2019-03-08 上海华林工业气体有限公司 一种限制pid控制器输出波动的装置及方法
CN105867225B (zh) * 2016-04-13 2018-08-10 广州市联特电子科技有限公司 负载控制电路及其控制方法
WO2018179191A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 株式会社日立製作所 制御装置及び制御システム
CN110609467B (zh) * 2019-06-30 2022-06-21 南京理工大学 基于pid的时滞多智能体系统的一致性控制方法
CN110609468B (zh) * 2019-06-30 2022-06-28 南京理工大学 基于pi的非线性时滞多智能体系统的一致性控制方法
CN110609469B (zh) * 2019-06-30 2022-06-24 南京理工大学 基于pi的异质时滞多智能体系统的一致性控制方法
CN116165891B (zh) * 2023-02-10 2023-11-14 江苏吉泰科电气有限责任公司 一种电机控制抑制油压超调的方法和计算机可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000172301A (ja) * 1998-12-10 2000-06-23 Yamatake Corp 制御モード切換装置及び温度制御システム
JP2003025265A (ja) 2001-07-11 2003-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水中ロボット操作支援シミュレータ
KR20040110474A (ko) * 2003-06-19 2004-12-31 주식회사 포스코 승압기의 공회전방지를 위한 가스밀도 제어장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0244401A (ja) 1988-08-05 1990-02-14 Toshiba Corp 多重型電気式プロセス制御装置
US5587896A (en) * 1990-07-16 1996-12-24 The Foxboro Company Self-tuning controller
JP2795419B2 (ja) 1990-12-28 1998-09-10 株式会社島津製作所 調節計
JP3275327B2 (ja) 1991-09-20 2002-04-15 オムロン株式会社 Ｐｉｄ調節器
JP4006610B2 (ja) 1997-12-10 2007-11-14 株式会社Ｉｈｉ バンプ抑制フィルタ
US6317637B1 (en) * 1998-10-22 2001-11-13 National Instruments Corporation System and method for maintaining output continuity of PID controllers in response to changes in controller parameters
JP3875112B2 (ja) 2002-01-25 2007-01-31 株式会社山武 Ｐｉｄ選択機能を備えた調節計
CN100361033C (zh) 2003-08-14 2008-01-09 天津工程机械研究院 摊铺机智能控制系统
JP4226420B2 (ja) * 2003-09-10 2009-02-18 オークマ株式会社 位置制御装置
CN101226376B (zh) 2008-01-31 2011-04-13 北京英华达电力电子工程科技有限公司 一种调节器及其控制输出平滑切换过渡的方法
EP2148255B1 (de) 2008-07-23 2012-02-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Reglers und Regler
CN101349890B (zh) 2008-08-22 2011-07-27 北京工业大学 一种抑制反馈控制电路失稳的方法及电路
CN101667019B (zh) 2009-07-01 2012-10-03 成都诺奇尔微电子技术有限公司 双模调制且模式平滑转换的开关电源控制方法及电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000172301A (ja) * 1998-12-10 2000-06-23 Yamatake Corp 制御モード切換装置及び温度制御システム
JP2003025265A (ja) 2001-07-11 2003-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水中ロボット操作支援シミュレータ
KR20040110474A (ko) * 2003-06-19 2004-12-31 주식회사 포스코 승압기의 공회전방지를 위한 가스밀도 제어장치

Also Published As

Publication number Publication date
US8718800B2 (en) 2014-05-06
DE102011016207B4 (de) 2018-03-29
CN102279562A (zh) 2011-12-14
JP2011222018A (ja) 2011-11-04
CN102279562B (zh) 2013-08-21
DE102011016207A1 (de) 2011-10-13
KR20110113492A (ko) 2011-10-17
US20110251701A1 (en) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101116946B1 (ko) 비례적분미분 제어기의 모드 전환장치
JP4998475B2 (ja) サーボモータの制御装置および制御方法
US8736211B2 (en) Motor control device
CN102918765B (zh) 电动机控制装置
JP2010151797A (ja) 共振マイクロエレクトロメカニカルシステムをスターとするのに用いられるアンプにおけるｄｃオフセットを克服するためのシステム及び方法
US9287816B2 (en) Motor controlling device, motor controlling method and machinery system
JPWO2009125589A1 (ja) 慣性力センサ
JP2010250509A (ja) 駆動制御装置
JP2004023910A (ja) モータ制御装置
CN109874404B (zh) 电动机控制装置和电动机控制方法
JP2010004689A (ja) 電動機の位置決め制御装置
US9520822B2 (en) Circuits and methods for driving eccentric rotating mass motors
CN102753937A (zh) 振动型惯性力传感器
EP3203332B1 (en) Automatic control device
JP5904865B2 (ja) 電動機制御装置
JP5539490B2 (ja) 像振れ補正装置およびそれを備える光学機器、撮像装置、像振れ補正装置の制御方法
JP5845434B2 (ja) モータ駆動装置
JP2010220278A (ja) 電動機制御装置
JP3627092B2 (ja) 加振装置
JP2006217746A (ja) モータ制御装置
JP4388517B2 (ja) 直流モータの回転状態検出装置
JP5344955B2 (ja) 固体振動子発振回路およびこれを用いた物理量センサ
JP4687418B2 (ja) モータ制御装置
JP2011142739A (ja) ノッチフィルタとそれを備えたモータ制御装置
JP2013064707A (ja) 角速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100409

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20111128

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20120206

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20120208

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20120208

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150106

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150106

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160129

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170201

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170201

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180201

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180201

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190121

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190121

Start annual number: 8

End annual number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200102

Start annual number: 9

End annual number: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210201

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220203

Start annual number: 11

End annual number: 11

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221226

Start annual number: 12

End annual number: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20231226

Start annual number: 13

End annual number: 13

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241224

Start annual number: 14

End annual number: 14