KR101572241B1 - Control system with robust control capability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PID 제어기를 이용한 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과도한 외란에 대한 과잉 제어출력에 대해서도 강건하게 대응하면서도 안정적인 PID 제어를 장시간 유지하도록 하는 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템을 제공한다. The present invention relates to a control system using a PID controller, and more particularly, to a control system having a robust control performance that stably maintains a stable PID control for a long time while also coping with excessive control output against excessive disturbance.

이를 위한 본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템은 제어를 위해 설정되는 설정치와 공정제어를 통해 출력되는 측정치로부터 비례 적분-미분을 수행하는 PID 제어기를 이용하여 공정제어를 수행하도록 된 제어시스템에 있어서, 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 공정제어를 통해 출력되는 측정치를 입력받고, 이로부터 상기 설정치와 측정치의 차이값의 정도를 반영하는 가중치 함수를 적용하여 완충가중치가 적용된 부피드백 출력값을 출력하는 가중치 설정부; 및 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 가중치 설정부로부터 출력되는 부피드백 출력값의 차이값을 입력받아 비례 적분-미분을 수행하여 제어출력을 산출하는 PID 제어기;를 포함하여 구성된다. For this purpose, a control system having robust control performance according to the present invention includes a control system configured to perform process control using a PID controller performing proportional integral-differentiation from a set value set for control and a measurement value output through process control Wherein the control unit receives a set value set for the control and a measured value output through the process control and applies a weight function reflecting the difference between the set value and the measured value to output a negative feedback output value to which a buffer weight is applied A weight setting unit; And a PID controller that receives a difference between a set value set for the control and a negative feedback output value output from the weight setting unit and performs a proportional integral-differentiation to calculate a control output.

PID 제어기, 외란, 헌팅(hunting), 하이퍼볼릭 탄젠트(tanh) PID controller, disturbance, hunting, hyperbolic tangent (tanh)

Description

강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템{Control system with robust control capability} [0001] The present invention relates to a control system with robust control capability,

본 발명은 PID 제어기를 이용한 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과도한 외란에 대한 과잉 제어출력에 대해서도 강건하게 대응하면서도 안정적인 PID 제어를 장시간 유지하도록 하는 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a control system using a PID controller, and more particularly, to a control system having a robust control performance that stably maintains a stable PID control for a long time while also coping with excessive control output against excessive disturbance.

일반적으로 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 PID 제어기는 실제 현장에서 발생하고 있으나 그 원인을 정확히 알기 어려운 공정상의 외란을 제거하는 능력이 우수하고 설정치를 추종하도록 제어하는 것이 비교적 쉬우며 강건한 제어 성능이 보장되는 피드백 제어를 수행한다. Generally, PID controller which is widely used in various industrial fields has excellent ability to remove disturbance in process which is occurring in actual field but difficult to know precisely, and it is relatively easy to control so as to follow set value, and robust control performance is ensured Feedback control is performed.

또한 여타 모델예측 제어나 적응 제어, 혹은 최적 제어 등의 진보된 제어 방식들은 상당한 전문적인 지식을 필요로 하는데 반하여 PID 제어기의 경우 현장의 경험만으로도 어느 정도의 제어 성능을 보장할 수 있는 장점을 가지고 있다. In addition, advanced control methods such as other model predictive control, adaptive control, or optimal control require considerable expert knowledge, while the PID controller has a merit of ensuring a certain level of control performance with only field experience .

하지만 PID 제어기에 있어서도 제어 이득, 적분시상수 혹은 미분시상수와 같은 제어매개변수들이 공정의 특성에 맞게 적절하게 설정되지 않는 경우에는 공정 제어의 불안정 현상이 장시간 지속될 수 있다. However, even in the PID controller, if the control parameters such as the control gain, the integral time constant, or the differential phase time constant are not appropriately set in accordance with the characteristic of the process, the instability phenomenon of the process control may be prolonged for a long time.

뿐만 아니라, 적용되는 공정 분야에 따라 빈번한 외란이 발생할 경우 외란을 제거하기 위하여 강한 제어 출력을 발생시키게 되는데, 이러한 큰 제어출력값은 공정이 안정화되어 있는 상태에서 공정 잡음에 따라 제어기가 반응하는 관계로 원하는 출력에서의 헌팅(hunting)폭이 커지게 되며, 빈번한 외란의 제거를 위해 공정의 불안정화된 운전을 어느 정도 감수해야만 하는 단점을 갖는다. 반대로 공정의 안정화를 도모하기 위하여 작은 제어출력으로 설정하여 제어가 이루어지도록 하는 경우에는 외란제거 성능이 감소되어 안정화에 많은 시간이 소비되는 문제가 따르게 된다. In addition, when frequent disturbances occur depending on the applied process field, a strong control output is generated in order to remove disturbance. Such a large control output value depends on the process noise, The hunting width at the output becomes large and the unstable operation of the process must be paid to some extent in order to eliminate the frequent disturbance. On the contrary, when the control is set by setting a small control output in order to stabilize the process, there is a problem that the disturbance removing performance is reduced and a lot of time is required for stabilization.

도 1은 기존의 PID 제어기를 이용한 제어시스템의 구성도이다. 도시와 같이, 종래에는 비례 적분-미분을 수행하는 PID 제어기(1)에 공정 제어를 위해 설정되는 설정치(SP)가 입력되며, 이와 함께 제어대상공정의 출력결과인 측정치(PV)가 부피드백으로 입력되고, PID 제어기(1)에서는 오차연산부(3)에서 출력된 입력된 설정치와 측정치의 차이값으로부터 공정별로 설정된 제어 이득, 적분시상수, 미분시상수에 따라 비례 미분-적분을 수행하여 제어출력을 산출한다. PID 제어기(1)에서 출력된 제어출력은 해당 계통의 제어대상공정(2)에 적용되어 공정 제어가 수행된다. 1 is a block diagram of a control system using a conventional PID controller. As shown in the drawing, in the prior art, the set value SP set for the process control is inputted to the PID controller 1 performing the proportional integral-differentiation, and the measured value PV, which is the output result of the control target process, The PID controller 1 performs proportional differential integration according to the control gain, integral time constant, and derivative time constant set for each process from the difference between the input set value and the measured value output from the error calculator 3 to calculate the control output do. The control output outputted from the PID controller 1 is applied to the control target process 2 of the system to perform process control.

이와 같은 기존의 PID 제어기를 이용한 제어시스템은 설정치와 측정치의 차이값을 적절히 피드백 제어에 활용하고 있지는 못하다. 즉, 설정치와 측정치의 차이값에 따라 시스템의 제어 성능의 민감도가 변화됨에도 불구하고 이와 무관하게 일관적으로 설정된 제어매개변수들이 적용되고 있어 안정적이라 할 수 없으며, 외 란에 대한 적절한 대응이 이루어지지 않고 안정상태에 도달하기 전에 헌팅(Hunting) 현상이 과도하게 발생하는 문제점이 따르는 것이다. The conventional control system using the PID controller does not properly utilize the difference between the set value and the measured value in the feedback control. In other words, although the sensitivity of the control performance of the system changes according to the difference between the set value and the measured value, the control parameters set consistently regardless of this are applied, which is not stable. And the hunting phenomenon occurs excessively before reaching the stable state.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 안출된 것으로, 과도한 외란에 대한 과잉 제어출력에 대해서도 강건하게 대응하면서도 안정적인 PID 제어를 장시간 유지하도록 하는 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a control system for maintaining a stable PID control for a long period of time while firmly supporting an excessive control output for excessive disturbance The purpose.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템은 제어를 위해 설정되는 설정치와 공정제어를 통해 출력되는 측정치로부터 비례 적분-미분을 수행하는 PID 제어기를 이용하여 공정제어를 수행하도록 된 제어시스템에 있어서, 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 공정제어를 통해 출력되는 측정치를 입력받고, 이로부터 상기 설정치와 측정치의 차이값의 정도를 반영하는 가중치 함수를 적용하여 완충가중치가 적용된 부피드백 출력값을 출력하는 가중치 설정부; 및 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 가중치 설정부로부터 출력되는 부피드백 출력값의 차이값을 입력받아 비례 적분-미분을 수행하여 제어출력을 산출하는 PID 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a control system having robust control performance according to the present invention performs a process control using a PID controller that performs a proportional integral-differentiation from a set value set for control and a measurement value output through process control And a control unit that receives a set value set for the control and a measured value output through the process control and applies a weight function reflecting the degree of difference between the set value and the measured value, A weight setting unit for outputting a feedback output value; And a PID controller that receives a difference between a set value set for the control and a negative feedback output value output from the weight setting unit, and performs a proportional integral-differentiation to calculate a control output.

상기 가중치 설정부는 상기 설정치와 측정치의 차이값에 완충지수를 적용시킨 값을 가중치 함수에 적용하여 부피드백 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다. And the weight setting unit applies a value obtained by applying a buffer index to a difference value between the set value and the measured value to a weight function to output a negative feedback output value.

상기 가중치 설정부는 하기의 수식1에 따른 가중치 함수를 적용하여 부피드백 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다. And the weight setting unit outputs a negative feedback output value by applying a weighting function according to Equation (1) below.

f(SP,PV,b) = SP - tanh{b*(SP-PV)}*｜SP-PV｜ ----------------- 수식1(SP-PV) = | SP-PV | ----------------- Equation 1

여기서, f(SP,PV,b)는 가중치 함수, SP는 설정치, PV는 측정치, b는 완충지수, tanh는 하이퍼볼릭 탄젠트(Hyperbolic Tangent)함수이다. Here, f (SP, PV, b) is a weight function, SP is a set value, PV is a measurement value, b is a buffer index, and tanh is a hyperbolic tangent function.

본 발명에 따르면 공정 제어를 위한 설정치와 제어대상공정의 측정치의 차이값에 따른 가중치를 부여하여 완충되도록 함으로서 현장에서 발생하는 헌팅(Hunting)의 폭을 줄일 뿐만 아니라, 여러가지 요인으로 발생하는 외란이나 공정의 특성의 변화(예컨대, 전달함수의 변화)에 대하여도 강건히 대응하되 안정적인 제어상태를 유지할 수 있다. According to the present invention, a weight according to a difference value between a set value for process control and a measured value of a process to be controlled is given and buffered so that not only the width of hunting occurring in the field is reduced, (For example, a change in the transfer function) of the control signal, but the stable control state can be maintained.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a control system having robust control performance of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템의 구성도이다. 도시와 같이 본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템은 제어를 위해 설정되는 설정치와 공정제어를 통해 출력되는 측정치로부터 비례 적분-미분을 수행하는 PID 제어기(10)를 이용하여 공정제어를 수행하며, 제어대상공정(2)에서는 상기 PID 제어기(10)의 제어출력으로부터 공정 제어가 수행됨은 기존과 동일하다. 2 is a configuration diagram of a control system having robust control performance according to the present invention. The control system having the robust control performance according to the present invention performs the process control using the PID controller 10 performing the proportional integral-differentiation from the set values set for the control and the measured values output through the process control , And the process control is performed from the control output of the PID controller 10 in the control target process (2).

본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템은 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 공정제어를 통해 출력되는 측정치를 입력받고, 이로부터 상기 설정치와 측정치의 차이값의 정도를 반영하는 가중치 함수(완충함수)를 적용하 여 완충가중치가 적용된 부피드백 출력값을 출력하는 가중치 설정부(40)를 포함하여 구성되어진 것에 특징이 있다. A control system having a robust control performance according to the present invention receives a set value set for the control and a measured value output through the process control, and receives a weight function (a buffer function) for reflecting the degree of difference between the set value and the measured value And a weight setting unit 40 that outputs a negative feedback output value to which the buffering weight is applied by applying the weighting function.

오차연산부(30)는 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 가중치 설정부로부터 출력되는 부피드백 출력값을 입력받아 그 차이값을 산출하여 PID 제어기(10)로 출력한다.  The error calculator 30 receives the set value set for the control and the negative feedback output value output from the weight setting unit, calculates the difference value, and outputs the calculated difference value to the PID controller 10.

PID 제어기(10)는 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 가중치 설정부로부터 출력되는 부피드백 출력값의 차이값을 입력받아 비례 적분-미분을 수행하여 제어출력을 산출하며, 제어대상공정(20)에서는 PID 제어기(10)에서 출력된 제어출력에 따라 공정 제어가 수행된다. The PID controller 10 receives the difference between the set value set for the control and the negative feedback output value output from the weight setting unit and performs a proportional integral-differentiation to calculate a control output. In the control target process 20, Process control is performed in accordance with the control output output from the PID controller 10. [

상기 가중치 설정부(40)는 상기 설정치와 측정치의 차이값에 완충지수를 적용시킨 값을 가중치 함수에 적용하여 부피드백 출력값을 출력한다. The weight setting unit 40 applies a value obtained by applying a buffer index to the difference between the set value and the measured value to the weight function to output a negative feedback output value.

상기 가중치 설정부(40)는 하기의 수식1에 따른 가중치 함수를 적용하여 부피드백 출력값을 출력할 수 있다. The weight setting unit 40 may output a negative feedback output value by applying a weight function according to Equation (1) below.

f(SP,PV,b) = SP - tanh{b*(SP-PV)}*｜SP-PV｜ ----------------- 수식1(SP-PV) = | SP-PV | ----------------- Equation 1

여기서, f(SP,PV,b)는 가중치 함수, SP는 설정치, PV는 측정치, b는 완충지수, tanh는 하이퍼볼릭 탄젠트(Hyperbolic Tangent)함수, tanh{b*(SP-PV)}는 완충가중치이다. B is a buffer index, tanh is a hyperbolic tangent function, and tanh {b * (SP-PV)} is a buffer function. Weight.

제어대상공정의 출력결과인 측정치(PV)가 설정치(SP)의 부근에 도달하게 될 때에는, 그 차이값(SP-PV)에 낮은 수준(예컨대, 1이하)의 가중치(Weight)를 부여하여 제어매개변수의 영향을 상쇄시키게 된다. When the measured value PV as the output result of the control target process reaches the vicinity of the set value SP, the difference value SP-PV is given a weight of a low level (e.g., 1 or less) The influence of the parameter is canceled.

이와 같이 본 발명에서는 설정치(SP)와 측정치(PV)의 차이값(SP-PV)의 정도에 따른 가중치를 차등 부여하는 것으로, 측정치(PV)가 설정치(SP)에 가까워질수록 완충가중치는 0에 근접하도록 수렴하게 되고, 이에 따라 PID 제어기로 입력되는 제어입력값은 완충가중치의 영향으로 0에 가까운 값으로 수렴하여 제어출력을 감쇄시키도록 된다. As described above, in the present invention, the weight according to the degree of the difference (SP-PV) between the set value (SP) and the measured value (PV) is differentiated so that as the measured value PV approaches the set value SP, So that the control input value input to the PID controller converges to a value close to 0 due to the influence of the buffer weight, thereby attenuating the control output.

반대로 설정치(SP)와 측정치(PV)의 차이값이 커지면, 완충가중치는 높은 수준, 즉 1 또는 -1에 가까워지게 되며, 이와 같은 경우 기존의 PID 제어기에 의한 제어와 동일한 수준의 제어가 적용되게 됨을 의미하는 것이다. On the contrary, when the difference value between the set value (SP) and the measured value (PV) becomes large, the buffer weight becomes close to a high level, that is, 1 or -1. In this case, the same level of control as the control by the existing PID controller is applied .

본 발명에서는 완충가중치를 조절할 수 있는 일반적인 방법들이 반영되어 가중치 함수로 적용될 수 있다. 바람직하게는 가중치 함수로서 하이퍼볼릭 탄젠트(tanh; hyperbolic tangent) 함수가 적용될 수 있다. In the present invention, general methods for adjusting the buffer weight can be reflected and applied as a weight function. Preferably, a hyperbolic tangent (tanh) function may be applied as a weight function.

설정치(SP) 부근에서의 완충가중치가 적용되는 완충범위는 완충지수(b)를 적절히 선택하는 것에 의하여 설정되어질 수 있다. The buffer range to which the buffer weight in the vicinity of the set value SP is applied can be set by appropriately selecting the buffer index b.

도 3은 완충지수별 설정치와 측정치의 차이값에 따른 완충가중치의 변화를 나타낸 그래프로서, 도시와 같이 완충지수의 변화에 따라 완충가중치가 부여되는 완충범위의 설정이 가능함을 확인할 수 있다. 예컨대, 완충지수를 0.5로 선택하는 경우 설정치와 측정치의 차이값(SP-PV)이 -3~3의 범위인 구간에서 완충가속도(weight)의 차등 부여가 가능하며, 완충지수를 2.0으로 선택하는 경우 설정치와 측정치의 차이값(SP-PV)이 -1~1의 범위인 구간에서 완충가속도(weight)의 차등 부여가 가능하다. FIG. 3 is a graph showing a change in the buffer weight according to the difference between the set value and the measured value according to the buffer index, and it can be confirmed that the buffer range in which the buffer weight is given according to the change of the buffer index can be set. For example, when the buffer index is selected as 0.5, it is possible to differentiate the buffer acceleration in the interval where the difference (SP-PV) between the set value and the measured value is in the range of -3 to 3, It is possible to differentiate the buffer acceleration in the interval where the difference value (SP-PV) between the set value and the measured value is in the range of -1 to 1.

제어대상공정의 공정이득(process)이나 PID 제어기의 구성 원리를 알고 있다면 기존과 같이 설정치(SP)와 측정치(PV)의 차이값을 직접 PID 제어기에 입력하여 제어하는 것이 합리적일 수도 있지만, 전언한 공정 및 제어기의 특성을 알 수 없는 경우에는 도 3의 도시로부터 확인할 수 있듯이 새로이 계산된 부피드백 출력값을 원래의 측정치(PV)에 대신하여 부피드백으로 재입력되도록 함으로서 제어를 수행하도록 함이 바람직하다.  If it is known that the process gain of the process to be controlled or the constitution principle of the PID controller is known, it may be reasonable to directly control the difference value between the set value (SP) and the measured value (PV) In the case where the characteristics of the process and the controller are unknown, it is preferable to perform the control by re-inputting the newly calculated negative feedback output value in place of the original measured value PV as the negative feedback, .

본 발명의 성능 평가를 위하여 제어기의 일반적인 성능 평가 방법인 외란 제거(Disturbance Rejection)와 설정치 추적(Set-point Tracking)의 두 가지에 대하여 임의의 공정에 대한 전달함수(Transfer function)를 설정하고, 이를 공정 모사하여 제어를 수행하였다. 정규분포를 따르는 공정 잡음 또는 외란이 특정 빈도로 발생한다는 가정하에 공정 변수로 입력하였다.For performance evaluation of the present invention, a transfer function for an arbitrary process is set for two kinds of disturbance rejection and set-point tracking, which are general performance evaluation methods of the controller, The control was performed by simulating the process. The process variables were entered under the assumption that process noise or disturbance following a normal distribution occurred at a certain frequency.

도 4는 본 발명의 성능 평가를 위하여 입력된 외란의 시계열데이터를 나타낸 그래프, 도 5는 본 발명에 따른 외란에 대한 제어 성능을 나타낸 그래프이다. 도 5의 (a)는 제어이득치(kc)를 0.5로 셋팅한 경우, 도 5의 (b)는 제어이득치(kc)를 1.5로 셋팅한 경우의 결과를 나타내며, 각각의 설정치(SP)는 0으로 셋팅한 것이다. FIG. 4 is a graph showing time series data of a disturbance input for performance evaluation of the present invention, and FIG. 5 is a graph illustrating control performance of disturbance according to the present invention. 5A shows the result when the control gain value kc is set to 0.5 and FIG. 5B shows the result when the control gain value kc is set to 1.5, Is set to zero.

도 5의 (a)와 (b)에서 점선으로 도시된 그래프는 기존의 PID 제어기를 이용한 제어시스템으로 수행된 결과이며, 실선으로 도시된 그래프는 본 발명에 따른 제어시스템으로 수행된 결과를 나타낸다. 5 (a) and 5 (b) is a result of a control system using a conventional PID controller, and a solid line shows a result of a control system according to the present invention.

도 5의 도시로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 제어시스템을 적용하여 제어하는 경우, 기존의 PID 제어보다 안정적인 운전 결과를 나타낸다. 도 5의 (b)를 참조하면, 제어이득치(kc)가 최악으로 구성된 경우에도 본 발명의 제어시스템으로 제어를 수행한 경우 강건한 제어 성능이 유지되는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 5, when the control system according to the present invention is applied to control, it shows a stable operation result than the existing PID control. Referring to FIG. 5 (b), it can be seen that robust control performance is maintained when control is performed by the control system of the present invention even when the control gain value kc is configured to be the worst.

도 6은 본 발명에 따른 외란에 대한 설정치 추적 성능을 나타낸 그래프로서, 도 6의 (a)는 제어이득치(kc)를 0.5로 셋팅한 경우, 도 6의 (b)는 제어이득치(kc)를 1.0으로 셋팅한 경우, 도6의 (c)는 제어이득치(kc)를 1.5로 셋팅한 경우, 도 6의 (d)는 제어이득치(kc)를 1.59로 셋팅한 경우의 결과를 각각 나타낸다. 초기값은 0, 설정치(SP)는 10으로 셋팅되었다. 6 (a) is a graph showing the set value tracking performance of the disturbance according to the present invention. FIG. 6 (a) shows the case where the control gain value kc is set to 0.5, 6 (c) shows the result when the control gain value kc is set to 1.5, and FIG. 6 (d) shows the result when the control gain value kc is set to 1.59 Respectively. The initial value is set to 0, and the set value (SP) is set to 10.

도 6의 (a)~(d)에서 점선으로 도시된 그래프는 기존의 PID 제어기를 이용한 제어시스템으로 수행된 결과이며, 실선으로 도시된 그래프는 본 발명에 따른 제어시스템으로 수행된 결과를 나타낸 것이다. 6 (a) to 6 (d) are the results of the control system using the existing PID controller, and the solid line graph shows the results of the control system according to the present invention .

도 6의 도시로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 제어시스템을 적용하여 제어하는 경우, 설정치 추적 이후에 기존의 PID 제어보다 우수한 공정의 안정성을 갖는다. 특히 도 6의 (d)와 같이 제어이득치가 극단적으로 잘못 설정되는 경우에도, 본 발명에 따라 제어를 수행하는 경우 이러한 불안정 요인을 상쇄시켜 안정적인 운전을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 6, when the control system according to the present invention is applied to control, stability of the process is superior to that of the existing PID control after the set value tracking. In particular, even when the control gain value is extremely erroneously set as shown in FIG. 6 (d), it can be confirmed that stable operation can be performed by canceling such instability factors when performing the control according to the present invention.

도 1은 기존의 PID 제어기를 이용한 제어시스템의 구성도, 1 is a configuration diagram of a control system using a conventional PID controller,

도 2는 본 발명에 따른 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템의 구성도,2 is a configuration diagram of a control system having robust control performance according to the present invention;

도 3은 완충지수별 설정치와 측정치의 차이값에 따른 완충가중치의 변화를 나타낸 그래프, 3 is a graph showing a change in buffer weight according to a difference value between a set value and a measured value by a buffer index,

도 4는 본 발명의 성능 평가를 위하여 입력된 외란의 시계열데이터를 나타낸 그래프,4 is a graph showing time-series data of a disturbance input for the performance evaluation of the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 외란에 대한 제어 성능을 나타낸 그래프,5 is a graph showing the control performance of the disturbance according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 외란에 대한 설정치 추적 성능을 나타낸 그래프이다. 6 is a graph illustrating setpoint tracking performance of the disturbance according to the present invention.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

10: PID 제어기 20: 제어대상공정 30: 오차연산부10: PID controller 20: Control target process 30:

40: 가중치 설정부40: weight setting unit

Claims (3)

제어를 위해 설정되는 설정치와 공정제어를 통해 출력되는 측정치로부터 비례 적분-미분을 수행하는 PID 제어기를 이용하여 공정제어를 수행하도록 된 제어시스템에 있어서;1. A control system for performing process control using a PID controller that performs a proportional integral-differentiation from a set value set for control and a measurement value output through process control, the control system comprising: 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 공정제어를 통해 출력되는 측정치를 입력받고, 이로부터 상기 설정치와 측정치의 차이값의 정도를 반영하는 가중치 함수를 적용하여 완충가중치가 적용된 부피드백 출력값을 출력하는 가중치 설정부; 및And a weight value function for applying a weight function reflecting the degree of difference between the set value and the measured value and outputting a negative feedback output value to which the buffer weight is applied, from the set value set for the control and the measured value output through the process control, Setting section; And 상기 제어를 위해 설정되는 설정치와 상기 가중치 설정부로부터 출력되는 부피드백 출력값의 차이값을 입력받아 비례 적분-미분을 수행하여 제어출력을 산출하는 PID 제어기;A PID controller that receives a difference between a set value set for the control and a negative feedback output value output from the weight setting unit and performs a proportional integral-differentiation to calculate a control output; 를 포함하여 구성되는 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템. Wherein the control system has a robust control capability. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가중치 설정부는 상기 설정치와 측정치의 차이값에 완충지수를 적용시킨 값을 가중치 함수에 적용하여 부피드백 출력값을 출력하는 것을 특징으로 하는 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템. Wherein the weight setting unit applies a value obtained by applying a buffer index to a difference value between the set value and the measured value to a weight function to output a negative feedback output value. 청구항 2에 있어서, 상기 가중치 설정부는 하기의 수식1에 따른 가중치 함수 를 적용하여 부피드백 출력값을 출력하는 것을 특징으로 하는 강건한 제어 성능을 갖는 제어시스템. The control system according to claim 2, wherein the weight setting unit outputs a negative feedback output value by applying a weighting function according to Equation (1) below. f(SP,PV,b) = SP - tanh{b*(SP-PV)}*｜SP-PV｜ ----------------- 수식1(SP-PV) = | SP-PV | ----------------- Equation 1 여기서, f(SP,PV,b)는 가중치 함수, SP는 설정치, PV는 측정치, b는 완충지수, tanh는 하이퍼볼릭 탄젠트(Hyperbolic Tangent)함수이다. Here, f (SP, PV, b) is a weight function, SP is a set value, PV is a measurement value, b is a buffer index, and tanh is a hyperbolic tangent function.
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