KR950000836B1 - 제어정수 자동 결정을 위한 제어 지원 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

제어정수 자동 결정을 위한 제어 지원 시스템 및 방법

제 1 도는 본 발명의 기본 개념의 설명도.

제 2 도는 본 발명에 의한 제어시스템의 블록도.

제 3 도는 제 1 도에 나타낸 알고리즘 메모리부의 알고리즘 격납영역의 상태를 나타낸 다이어그램.

제 4 도는 본 발명에 의한 제어 지원 시스템에 의해서 행해지는 스텝을 설명하는 플로우챠트.

본 발명은 제어시스템에 관한 것이며 더 구체적으로는 제어시스템의 제어장치의 제어 정수들을 결정할 수 있는 제어지원 시스템 및 방법에 관한 것이다.

종래예는 제어회로의 비례게인 적분시간과 미준시간등의 제어정수들을 자동적으로 결정하기 위하여 여러 가지 동조시스템에 채용되었다.

상기 제어정수 지원시스템중의 하나는 자기 동조시스템(self tuning system)과 자동동조 시스템등 각종 동조시스템에 사용된다.

동작치와 제어치가 입력되는 이들 시스템에서 최적제어 정수들은 스템응답법(Step response method), 리미트 사이클법(Limit, cycle method)등을 사용하여 결정된다. 이들 시스템들중의 다른 하나는 인텔리젠트 시스템이며 이 시스템에서 제어정수들은 제어종류 또는 제어 크기 또는 액스파트 시스템 제어를 자동적으로 변경하면서 결정된다.

그러나 실제의 플랜트는 각 플랜트 고유의 데드타임(dead time)또는 고차지연(high orderlag)또는 이들의 조합된 것들의 특성을 갖고 있다.

그 결과로 다수의 그와 같은 상이한 특성이 존재하기 때문에 다수의 플랜트들에 채용되는 최적 제어정수를 마음대로 자동적으로 결정하기 위한 방법(즉 고정 알고리즘)은 아직 개발되지 못했다.

제어회로부를 사용하여 자동적으로 제어 정수들을 결정하는 종래의 제어지원 시스템에서는 그 시스템이 특정 플랜트에 채용될 경우에 그에 대응하는 이익을 기대할 수 있을지라도 이 시스템이 다른 플랜트에 채용될 경우에는 적절한 제어정수들이 결정될 수 없다는 문제가 있다.

그와 같은 조정 알고리즘(algorism)은 적용성이 없을 뿐만 아니라 광범위한 프로세스 제어회로들에 적용시킬수 없다.

단순한 조정 알고리즘을 사용하여 제어 회로의 제어정수들을 실제로 결정할수 있는 플로우 제어시스템등의 플랜트 제어시스템이 존재하지만 조정 알고리즘을 사용하여 그런 플랜트를 위한 제어정수들을 더욱 정밀하고 일반적인 기술에 의해서 결정할 경우에 알고리즘을 실행하는 컴퓨터에 가해지는 부하가 켜져서 다른 필요한 기능을 할 수 없게 되는 문제가 생긴다.

본 발명의 목적은 제어시스템의 제어회로에 요구되는 제어정수들을 결정하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제어시스템의 특성과 제어회로에 요구되는 제어특성들에 따라서 제어시스템의 제어회로에 요구되는 제어정수들을 결정할 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적들과 이점은 이하의 설명에서 명백해지고 본 발명을 실시함으로써 알수 있을 것이다.

이상의 목적들이 주어진 시스템의 특성과 그 제어회로에 요구되는 제어 특성에 따라서 주어진 시스템을 제어하기 위하여 제어회로의 비례게인, 적분시간 및 미분시간을 포함한 제어정수들을 자동적으로 결정하는 제어지원 시스템을 본 발명에 의해서 제공함으로써 달성된다.

제어지원 시스템은 제어회로의 소망하는 자동화 레벨을 주어진 시스템의 특성들과 제어회로에 요구되는 제어 특성들에 따라서 결정하는 자동화 레벨 결정수단, 제어정수들을 결정하도록 복수의 알고리즘을 격납하는 알고리즘 메모리 수단, 결정된 자동화 레벨에 따라서 복수의 알고리즘중에서 하나의 알고리즘을 선택하는 알고리즘 선택수단 및 제어정수들을 결정하도록 알고리즘을 시행하는 알고리즘시행 수단을 포함하고 있다.

본 발명의 일실예를 도면을 참조하여 이하에 설명하겠다.

제 1 도는 본 발명의 기본개념을 설명하고 있다. 복수의 상이한 조정 알고리즘이 Pn P₁의 계층 레벨순으로 배열되어 있다.

배열순서는 알고리즘의 레벨이 높을수록 필요로 하는 인간 개재도가 적다. 즉 낮은 레벨에는 실험적, 직행적 또는 부분적 자동화 시스템을 위한 단순한 시행착오(trial-and-error)조정 알고리즘들이 배열되어 있다.

시스템들의 범위와 적용될 수 있는 시스템에 요구되는 제어특성이 그에 복합되게 한정된다. 예를들면 그들은 데드타임+1차 지연(firstorder lag)에 의해서 개략산출할 수 있는 시스템과 비례제어 운전과 적분(PI) 제어운전만을 요구하는 시스템에만 적용시킬 수 있다.

한편 고레벨에는 더욱 체계적이고 이론적이고, 일반적인 조정 알고리즘이 진행적으로 배열되어 있다. 이들 알고리즘의 내용은 복잡하고 그들은 대체적으로 증가된 산출시간을 필요로 한다. 예를들면 그들은 데드타임+고차지연에 의해서 개략 산출할 수 있는 시스템과 2급 비례제어 운전과 적분제어 운전과 미분(PID) 제어 운전을 요구하는 시스템에 적용될 수 있다.

따라서 조정 알고리즘 계층을 사전에 작성하고 피제어 시스템의 특성과 요구되는 제어 특성에 따라서 적합한 알고리즘이 선택된다. 그리하여 제어정수들은 이 조정 알고리즘을 사용하여 결정된다. 이렇게 행할 경우에 종래 기술의 상기 문제들이 해결될 수 있다.

상기 기본개념에 준한 본 발명의 일실시예를 본 발명에 의한 제어시스템을 나타낸 제 2 도를 참조하여 설명하겠다. 외부의 조작자(10)의 제어하에 자동화도 지시신호(11A)가 자동화도 결정부(13)에 자동화도(12A)를 결정하기 위하여 입력된다. 부분적 자동화도를 가리키는 작용 레벨지시 신호(11B)가 외부 조작자의 제어하에 부분적 자동화도(12B)를 결정하기 위하여 부분적 자동화도 결정부(14)에 입력된다. 자동화도(12A)는 시스템의 특성에 고려될 변화도를 가리킨다.

예를들면 시스템 아이텐티피케이숀의 고려도가 적용될 수 있는 제어가 지시될때의 시간 간격으로 나타낼 수 있다. 한편 부분적 자동화도(12B)는 시스템의 특성과 시스템의 제어회로에 요구되는 제어특성에 관한 고려도를 가리킨다. 예를들면 시스템의 제어회로에 요구되는 제어특성에 의한 시스템 특성들의 복잡도를 생각할 수 있다.

자동화 레벨 결정부(16)는 자동화도(12A) 및 부분자동화도(12B)의 수신지에 자동화레벨(15)을 결정한다.

알고리즘 메모리부(17)는 제 3 도에 나타낸 것과 같이 조정 알고리즘을 구성하는 알고리즘 세트를 계층적으로 격납하고 있다.

알고리즘 선택부(18)는 자동화 레벨 결정부(16)에 의해서 결정된 자동화 레벨(15)에 따라서 최적 조정 알고리즘을 선택한다. 알고리즘 선택부(18)로부터 출력 인터페이스(20)을 거쳐서 전송된 조정 알고리즘은 알고리즘 실행부(19)에서 실행된다. 이 알고리즘의 실행에 의해서 결정되는 제어정수들은 피제어시스템(22)의 제어회로(21)에 세트된다.

본 제어지원 시스템의 동작을 제 4 도를 참조하여 설명하겠다. 조작자의 제어하에 시스템 외부로부터 적어도 하나의 자동화도 지시신호(11A) 및/또는 적용 레벨 지시신호(11B)가 수신될때에 자동화도 지시신호(11A)또는 적용레벨 지시신호(11B)는 자동화도 결정부(13) 또는 부분적 자동화도 결정부(14)내로 독취된다(S31). 독취후에 자동화도 지시신호(11A) 또는 적용레벨 지시신호(11B)는 데코드 되어 자동화도(12A) 또는 부분적 자동화도(12B)를 결정하는데 사용되고 계층배열중의 위치를 특정지운다. 예를들면 자동화도 지시신호(11A)수신시에 자동화도 결정부(13)가 전자동화를 결정하면 계층의 정상부에 위치한 조정 알고리즘을 지시하기 위하여 자동화도(12A)가 결정된다. 한편 작용 레벨 지시신호(11B)에 응답하여 부분적 자동화도 결정부(14)는 전자동화보다도 낮은 계층에 대응하는 조정 알고리즘을 지시하기 위하여 부분적 자동화도(12B)를 결정한다(S32). 그런후에 자동화 레벨결정부(16)는 자동화 결정부(13) 또는 부분적 자동화도 결정부(14)로부터 전송된 자동화도 신호(12A)또는 부분적 자동화도 신호(12B)로 자동화도 레벨신호(15)를 결정하고, (S33)( 이 신호는 알고리즘 메모리부(17)내의 사전에 계층으로된 알고리즘 세트와 일치될 수 있다)이 자동화레벨 신호(15)가 알고리즘선택부(18)로 전송된다.

알고리즘 선택부(18)은 이 레벨신호(15)를 수신하면 이 레벨신호(15)에 대응하는 단일 조정 알고리즘을 선택하고(S34) 알고리즘 메모리부(17)로부터 이 알고리즘을 독출하여 알고리즘의 파라미터들을 적절히 조정한 후에 출력 인터페이스(20)을 거쳐서 알고리즘 실행부(19)에서 이 알고리즘이 실행된다(S35). 따라서 상기 실시예에서는 요구되는 제어특성들과 일치하는 알고리즘의 계층레벨이 외부로부터 입력되는 자동화도 또는 적용레벨의 지시에 준하여 또 이 계층레벨에 준하여 결정되고, 최적 알고리즘이 알고리즘 메모리부(17)내의 알고리즘 세트로부터 추출되어 알고리즘 실행부(19)에 격납된다. 따라서, 제어정수들을 피제어시스템의 특성에 맞는 조정 알고리즘을 사용하여 결정되고, 시스템에 요구되는 제어특성 또는 조정 알고리즘의 사용자가 요구하는 제어특성의 사양에 적합하게 구성할 수 있고 제어정수들을 이 구성된 조정 알고리즘을 사용하여 신뢰성있게 결정할 수 있다. 또한 컴퓨터의 부하를 요구사양을 만족시키면서 최소한으로 줄일 수 있다. 또 조정 자동화가 종전에 조정 알고리즘으로 해결할 수 없었던 광범위한 플랜트에 대해서도 가능한 것이다. 또 이것은 광범위한 시스템 제어에 전적으로 적용될 수 있는 것이다.

상기 실시예에서는 알고리즘 세트에서 선택된 조정 알고리즘을 독출하여 알고리즘 실행부(10)로 전송하는 구성을 설명하였으나 예를들어 전송처리를 거치지 않고 실제 프로그램 영역에 직접 영구적으로 배치되는 구성으로도 할 수 있다. 이와 달리 본 발명은 발명의 본질의 범위를 일탈함이 없이 여러 가지로 개변된 방법으로 실시할 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명에 의하면 사전에 고안된 알고리즘이 각종 피제어 시스템에 부합되게 작성된다.

그리고 피제어시스템과 사용자가 요구하는 사양에 알맞는 단일 조정 알고리즘이 독출되어 실행된다.

피제어시스템을 위한 최적 제어 정수들이 결정될 수 있고 요구사양을 만족시키면서 최소한으로 부하를 줄여서 컴퓨터를 사용할 수 있다. 따라서 조정자동화를 광범위한 피제어시스템에 대해서 달성할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 피제어 시스템(22)을 그 시스템의 특성들 및 제어회로에 요구되는 제어특성들에 따라서 제어하는데 사용되는 제어회로(21)의 비례게인 적분시간 및 미분시간을 포함하는 제어 정수들을 자동적으로 결정하는 제어지원 시스템에 있어서, 피제어 시스템의 특성들과 제어회로에 요구되는 제어특성들에 따라서 제어회로에 요구되는 자동화 레벨을 결정하는 자동화레벨 결정수단(23)과, 상기 제어정수들을 결정하도록 복수의 알고리즘을 기억하는 알고리즘 메모리 수단(17)과, 상기 결정된 자동화레벨에 따라서 복수의 알고리즘중에서 하나의 알고리즘을 선택하는 알고리즘 선택수단(18)과, 상기 제어 정수들을 결정하도록 알고리즘을 실행하는 알고리즘 실행수단(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 지원 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동화레벨 결정수단(23)이 피제어 시스템의 특성들을 고려한 변화에 준하여 자동화도를 결정하는 자동화도 결정수단(13)과, 상기 피제어 시스템(22)의 특성들과 상기 제어회로에(21)에 요구되는 제어특성들에 대한 고려정도에 준하여 부분적 자동화도를 결정하는 부분적 자동화도 결정수단(14)과, 상기 자동화도 및 상기 부분적 자동화도에 따라서 자동화레벨을 결정하는 자동화레벨 결정수단(16)을 포함하는 제어 지원 시스템.
3. 피제어 시스템(22)의 특성들과 제어회로(21)에 요구되는 제어특성에 따라서 주어진 제어 회로에 요구되는 제어특성에 따라서 피제어 시스템을 제어하는데 사용되는 제어회로의 비례게인, 적분시간 및 미분시간을 포함하는 제어정수들을 자동 결정하는 방법에 있어서, 피제어 시스템의 특성들과 그 제어 회로에 요구되는 제어특성들에 따라서 상기 제어회로에 요구되는 자동화레벨을 결정하는 스텝(S33)과, 상기 제어정수들을 결정하도록 복수의 알고리즘을 격납하는 스텝과, 상기 결정된 자동화레벨에 따라서 복수의 알고리즘중에서 알고리즘을 선택하는 스텝(S34)과, 상기 제어정수들을 결정하도록 알고리즘을 실행하는 스텝(S35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어정수 자동결정방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 자동화레벨 결정스텝이 피제어 시스템의 특성들에 고려되는 변화지시에 준하여 자동화도 결정스텝과 피제어 시스템의 특성들과 제어회로에 요구되는 제어특성들에 관한 고려도에 준하여 부분적 자동화도를 결정하는 스탭과 자동화도와 부분적 자동화도에 따라서 자동화 레벨을 결정하는 스텝을 포함하는 제어정수 자동 결정방법.

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