제어 시스템은 제어 루프를 사용하여 다른 장치 또는 시스템의 동작을 관리, 명령, 지시 또는 규제합니다. 이는 가정용 보일러를 제어하는 자동 온도 조절기를 사용하는 단일 가정용 난방 컨트롤러에서 프로세스 또는 기계 제어에 사용되는 대형 산업용 제어 시스템까지 다양합니다.
연속적으로 변조 된 제어의 경우 피드백 컨트롤러가 프로세스 또는 작동을 자동 제어하는 데 사용됩니다. 제어 시스템은 제어중인 프로세스 변수 (PV)의 값 또는 상태를 원하는 값 또는 설정 점 (SP)과 비교하고 그 차이를 제어 신호로 적용하여 플랜트의 프로세스 변수 출력을 설정 값.
순차 및 조합 로직의 경우, 프로그래머블 로직 컨트롤러와 같은 소프트웨어 로직이 사용됩니다.
목표
제어 시스템은 다음 목표를 달성해야합니다.
모델의 섭동 및 오류에 대해 안정적이고 견고합니다.
갑작스럽고 비현실적인 행동을 피하면서 미리 설정된 기준에 따라 효율적으로 행동하십시오.
공정 감독의 필요성
획득 및 제어 시스템 시각화의 한계.
컨트롤 대 프로세스 모니터링
제어 소프트웨어. 루프 폐쇄를 제어합니다.
정보를 수집, 저장 및 시각화합니다.
데이터 수집.
동작 및 측정에 따른 제어 시스템의 분류
제어 : 시스템의 입력을 선택하여 상태 또는 출력이 원하는 방식으로 변경되도록합니다. 요소는 다음과 같습니다.
계획에서 수립 된 목표 달성을 확인하기 위해 항상 존재합니다.
측정. 그것을 통제하기 위해서는 결과를 측정하고 정량화하는 것이 중요합니다.
편차를 감지하십시오. 통제의 고유 한 기능 중 하나는 실행과 계획 사이에 발생하는 차이를 발견하는 것입니다.
시정 조치를 수립하십시오. 제어 대상은 오류를 예견하고 수정하는 것입니다.
통제 요인; 수량, 시간, 비용, 품질.
컨트롤러 : (전자 제품). 그것은 인간의 통제력을 발휘할 수있는 능력을 모방 한 전자 장치입니다. 네 가지 제어 작업을 통해 : 비교, 계산, 조정 및 제한.
프로세스 : 점진적으로 지속적인 운영 또는 자연 개발로, 상대적으로 고정 된 방식으로 서로를 따르고 결정된 결과 또는 목적으로 이어지는 점진적 변화의 일련으로 표시됩니다. 특정 결과 또는 목적을 체계적으로 지시하는 일련의 동작 또는 통제 된 동작으로 구성된 인위적 또는 자발적 프로그레시브 작업. 예 : 화학적, 경제적 및 생물학적 과정.
감독 (Supervision) : 주제를 깊이 알지 못하는 다른 (개인 또는 기계)의 작업 및 작업을 관찰하는 행위.
개 루프 제어 시스템
프로세스 만이 입력 신호에 작용하여 입력 신호에 대한 독립적 인 출력 신호가되지만, 첫 번째 신호에 기반한 시스템입니다. 즉, 컨트롤러에 피드백이 없으므로 컨트롤러가 제어 작업을 조정할 수 있습니다. 즉, 출력 신호는 컨트롤러의 입력 신호로 변환되지 않습니다.
예 1 : 정원 호스가있는 탱크. 열쇠가 열려있는 한, 물이 흐를 것입니다. 탱크 내의 물의 높이는 열쇠를 닫을 수 없으므로 내용물이나 농도 조절이 필요한 과정에서 우리를 도와주지 않습니다.
예 2 : 건배를 할 때 우리가하는 일은 변수 (이 경우에는 원하는 토스트 정도)를 입력하여 그 자체의 건배 시간을 제어하는 것입니다. 즉, 우리가 매개 변수로 소개하는 것은 시간입니다.
이 시스템의 특징은 다음과 같습니다.
간단하고 개념이 쉽습니다.
교란 전에 안정성을 보장하는 것은 없습니다.
출력이 항목과 비교되지 않습니다.
교란의 영향을 받으십시오. 이들은 유형 또는 무형 일 수 있습니다.
정확도는 시스템의 이전 보정에 따라 다릅니다.
폐쇄 루프 제어 시스템
이들은 제어 동작이 출력 신호의 기능을하는 시스템입니다. 폐 루프 시스템은 최종 결과의 피드백을 사용하여 적절하게 제어 동작을 조정합니다.
폐 루프의 제어는 다음 상황 중 하나가 발생할 때 필수적입니다.
프로세스가 사람에 의해 규제 될 수없는 경우.
큰 시설과 사람을 필요로하는 대규모 생산은 처리 할 수 없습니다.
프로세스 모니터링은 경우에 따라서는 특히 어렵 기 때문에 피곤이나 해고로 인해 쉽게 잃을 수 있다는주의를 요하며 이로 인해 작업자와 프로세스가 위험을 초래할 수 있습니다.
그들의 특성은 다음과 같습니다.
복잡하지만 매개 변수 수가 다양합니다.
출력은 입력과 비교되며 시스템을 제어하는 데 영향을줍니다.
귀하의 재산 피드백.
내부 교란 및 변동에 대해보다 안정적으로 행동하십시오.
폐쇄 루프 제어 시스템의 예는 우리가 목욕하는 데 사용하는 온수 탱크입니다.
또 다른 예는 매우 민감한 레벨 보증금입니다. 부이의 움직임은 저압에서 공기 또는 가스의 제트에서 다소 방해가됩니다. 이것은 통로 밸브의 밸브에 영향을 미치는 압력 변화로 변환되어 최대 레벨까지 더 가깝게 엽니 다.
제어 시스템의 유형
제어 시스템은 세 가지 기본 유형으로 분류됩니다.
인간이 만든 제어 시스템
시스템 제어 상태의 신호를 영구적으로 캡처하는 전자 또는 전자 시스템과 마찬가지로 시스템 정상 작동의 사전 설정된 매개 변수의 편차를 감지 할 때 센서 및 액추에이터를 사용하여 시스템은 다시 정상 작동 상태로 작동합니다. 이에 대한 명확한 예는 연속적으로 온도 신호를 포착하는 자동 온도 조절기입니다. 온도가 떨어지거나 올라가고 범위를 벗어나 자마자 냉각 또는 난방 시스템을 켜서 작동합니다.
그들의 인과 관계로 인하여 인과 관계가 아닌 인과 관계가 될 수있다.
출력과 시스템 입력 간의 인과 관계가보다 명확하게 입력의 출력과 미래 값 사이에 있다면 시스템이 인과 관계에있다.
시스템의 입력 및 출력의 수에 따라 다음과 같이 호출됩니다.
입력 및 출력 또는 SISO (단일 입력, 단일 출력)에서.
하나의 입력 및 다중 출력 또는 SIMO (단일 입력, 다중 출력).
다중 입력 및 출력 중 하나 또는 MISO (다중 입력, 단일 출력).
다중 입력 및 다중 출력 또는 MIMO (다중 입력, 다중 출력).
시스템을 정의하는 방정식에 따라 다음과 같이 호출됩니다.
Linear, 선형을 정의하는 미분 방정식이 선형이면.
이를 정의하는 미분 방정식이 비선형이면 비선형입니다.
동적 시스템의 신호 또는 변수는 시간의 함수입니다. 그리고이 시스템은 다음과 같습니다.
연속적인 시간의 경우 시스템의 모델이 미분 방정식이고 따라서 시간은 무한하게 나눌 수있는 것으로 간주됩니다. 연속 시간의 변수는 아날로그라고도합니다.
이산 시간의 경우 시스템이 차이에 대한 방정식으로 정의됩니다. 시간은 일정한 값의 기간으로 나누어 져있는 것으로 간주됩니다. 변수 값은 디지털 (2 진수, 16 진수 시스템 등)이며 그 값은 각 기간에만 알려져 있습니다.
특정 이벤트가 발생할 때 값이 알려진 변수에 따라 시스템이 진화하면 개별 이벤트가 발생합니다.
시스템의 변수들 사이의 관계에 따르면, 우리는 다음과 같이 말할 것입니다.
두 시스템은 그 중 하나의 변수가 다른 시스템의 변수와 관련되어있을 때 결합됩니다.
두 시스템의 변수가 관련이없는 경우 두 시스템이 분리됩니다.
시간과 공간에서 시스템 변수의 진화에 따라 다음과 같이 할 수 있습니다.
그 변수가 시간과 공간에서 일정 할 때 고정형.
변수가 시간이나 공간에서 일정하지 않은 경우 고정되지 않습니다.
시스템 입력의 변화에 대한 시스템의 응답 (출력 값)에 따라 :
경계가있는 입력 신호가 출력의 제한된 응답을 생성 할 때 시스템은 안정된 것으로 간주됩니다.
출력에 제한되지 않은 응답을 생성하는 제한된 항목이 하나 이상있을 때 시스템이 불안정한 것으로 간주됩니다.
그들이 비교할 것인지 말 것인지, 시스템의 진입 및 종료, 시스템을 제어하기 위해 시스템이 호출됩니다.
개방 루프 시스템, 제어 될 출력이 입력 신호 또는 기준 신호의 값과 비교되지 않을 때.
제어되는 출력이 기준 신호와 비교 될 때 시스템 폐쇄 루프. 출력 신호는 비교 될 입력 신호에 의해 전달되며, 신호 피드백 또는 피드백이라고합니다.
시스템의 동작, 즉 응답을 예측할 가능성에 따라 다음과 같이 분류됩니다.
미래의 행동이 허용 한계 내에서 예측 가능한 결정 론적 시스템.
미래의 행동을 예측하는 것이 불가능하다면 확률 시스템. 시스템 변수는 무작위라고합니다.
자연 제어 시스템
생물학적 시스템을 포함한 자연 조절 시스템. 예를 들어, 생물학적 제어 시스템의 구성 요소로서 인간의 눈, 팔, 손, 손가락 및 뇌를 포함하는 대상을 나타내는 행위로서 인체의 움직임. 입구에서 움직임이 처리되고 출구는 참조가 만들어진 방향입니다.
혼합 제어 시스템
구성 요소가 사람과 다른 사람이 만든 구성 요소 인 혼합 제어 시스템은 자연 스럽습니다. 그의 차량을 운전하는 사람의 통제 시스템입니다. 이 시스템은 눈, 손, 두뇌 및 차량으로 구성됩니다. 입구는 운전자가 도로에서 따라야하는 방향으로 표시되며 출구는 자동차의 현재 방향입니다. 또 다른 예로는 선거 전에 정치인이 내리는 결정을들 수 있습니다. 이 시스템은 눈, 뇌, 귀, 입으로 구성되어 있습니다. 입구는 정치인이 발표 한 약속에 명시되어 있으며 출구는 인구에 의한 제안의 수용 정도입니다.
제어 시스템은 공압식, 전기식, 기계식 또는 기타 유형이 될 수 있으며 입력 기능을 통해 제어 루프 (프로그래밍 된 내용)에 따라 하나 또는 여러 개의 응답을 조정하는 기능을 수행합니다.
예측 제어 (Predictive Control)는 예측 시스템과 함께 작동하고 제어 시스템이 기존 시스템과 같이 작동하지 않는 시스템입니다 (프로세스에 영향을주기 전에 문제에 대한 솔루션을 실행하십시오). 이러한 방식으로, 효과를 신속하게 중화시킴으로써 공정의 효율을 향상시킵니다.
개방 루프 및 폐쇄 루프 제어
제어 동작에는 개방 루프와 폐쇄 루프라는 두 가지 공통된 클래스가 있습니다. 개 루프 제어 시스템에서 컨트롤러의 제어 동작은 프로세스 변수와 독립적입니다. 예를 들어 타이머로만 제어되는 중앙 난방 보일러가 있습니다. 제어 동작은 보일러의 켜기 또는 끄기입니다. 프로세스 변수는 건물 온도입니다.이 컨트롤러는 건물의 온도에 관계없이 일정 시간 동안 난방 시스템을 작동합니다.
폐 루프 제어 시스템에서 컨트롤러의 제어 동작은 원하는 실제 프로세스 변수에 따라 다릅니다. 보일러 유추의 경우 건물 온도를 모니터링하기 위해 서모 스탯을 사용하고 컨트롤러 출력이 서모 스탯에 설정된 온도에 가깝게 건물 온도를 유지하도록 신호를 피드백합니다. 폐 루프 컨트롤러에는 피드백 루프가있어서 컨트롤러가 설정 값과 동일한 값으로 프로세스 변수를 제어하는 제어 조치를 취하도록합니다. 이러한 이유 때문에 폐쇄 루프 컨트롤러를 피드백 컨트롤러라고도합니다.
피드백 제어 시스템
선형 피드백 시스템의 경우 센서, 제어 알고리즘 및 액추에이터를 포함하는 제어 루프가 설정 점 (SP)에서 변수를 조정하려고 시도됩니다. 일상적인 예는 도로 차량의 크루즈 컨트롤입니다. 여기서 그라데이션과 같은 외부 영향은 속도 변화를 일으키고 운전자는 원하는 설정 속도를 변경할 수 있습니다. 컨트롤러의 PID 알고리즘은 차량의 엔진 출력을 제어함으로써 실제 속도를 원하는 속도로 최적의 방식으로 복원합니다. 지연 또는 오버 슛은 최소화됩니다.
그들이 얻으려는 결과를 감지하는 것을 포함하는 제어 시스템은 피드백을 사용하고 있으며 어느 정도 다양한 상황에 적응할 수 있습니다. 개 루프 제어 시스템은 피드백을 사용하지 않으며 미리 배열 된 방식으로 만 실행됩니다.
논리 제어
산업 기계 및 상업 기계의 논리 제어 시스템은 래더 논리를 사용하여 상호 연결된 전기 계전기 및 캠 타이머에 의해 역사적으로 구현되었습니다. 오늘날 대부분의 시스템은 마이크로 컨트롤러 또는보다 특수화 된 프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC)로 구성됩니다. 래더 논리의 표기법은 여전히 PLC 프로그래밍 방법으로 사용됩니다.
논리 제어기는 스위치 및 센서에 반응 할 수 있으며, 기계 장치가 액추에이터를 사용하여 다양한 작동을 시작 및 중지하게 할 수 있습니다. 로직 컨트롤러는 많은 어플리케이션에서 기계 작동 순서를 정하는 데 사용됩니다. 엘리베이터, 세탁기 및 상호 운용성이있는 기타 시스템을 예로들 수 있습니다. 자동 순차 제어 시스템은 작업을 수행하기 위해 일련의 기계식 액츄에이터를 올바른 순서로 트리거 할 수 있습니다. 예를 들어, 다양한 전기 및 공압 트랜스 듀서는 골판지 상자를 접고 접착제로 붙이고 제품으로 채우고 자동 포장기에서 밀봉 할 수 있습니다.
PLC 소프트웨어는 래더 다이어그램, SFC (순차 기능 차트) 또는 명령문 목록 등 다양한 방법으로 작성할 수 있습니다.
온 – 오프 제어
서모 스탯은 뱅 뱅 컨트롤러로 설명 될 수 있습니다. 온도 (PV)가 SP 아래로 내려 가면 히터가 켜집니다. 또 다른 예는 공기 압축기의 압력 스위치 일 수 있습니다. 압력 (PV)이 설정 점 (SP) 아래로 떨어지면 펌프에 전원이 공급됩니다. 냉장고 및 진공 펌프에는 유사한 메커니즘이 포함되어 있습니다.
이와 같은 간단한 온 – 오프 제어 시스템은 저렴하고 효과적입니다.
선형 제어
선형 제어 시스템은 리니어 네거티브 피드백을 사용하여 제어 신호를 생성하여 제어 대상 프로세스 변수 (PV)를 원하는 설정 점 (SP)에 유지합니다.
비례 제어
비례 제어는 원하는 값 (설정 점 -SP)과 측정 값 (공정 값 -PV) 간의 차이에 비례하는 제어 변수에 보정이 적용되는 선형 피드백 제어 시스템 유형입니다. 두 가지 전형적인 기계적인 예는 변기 플로트 비례 밸브와 플라이 볼 지사입니다.
비례 제어 시스템은 이중 금속 가정용 서모 스탯과 같은 온 – 오프 제어 시스템보다 복잡하지만 자동차 순항 제어 장치와 같은 것으로 사용되는 비례 – 적분 – 미분 (PID) 제어 시스템보다 간단합니다. 온 – 오프 제어는 전반적 시스템 응답 시간과 비교하여 오랜 시간 동안 꽤 잘 작동하지만 신속하고시의 적절한 수정 및 응답에는 효과적이지 않습니다. 비례 제어는 불안정성을 방지하는 수준의 제어 밸브와 같이 제어 장치로 출력을 변조하여이를 극복하지만 최적 비례 보정량을 적용하여 가능한 신속하게 보정을 적용합니다.
비례 제어의 단점은 비례 출력을 생성하는 데 오류가 필요하기 때문에 잔여 SP-PV 오류를 제거 할 수 없다는 것입니다. 이를 극복하기 위해, 총 오차를 제거하기 위해 비례 항 (P)을 사용하는 PI 제어기가 고안되었으며, 시간 경과에 따른 오차를 적분하여 잔여 오프셋 오차를 제거하여 적분 항 (I) 컨트롤러 출력.
일부 시스템에서는 조작 변수 (MV)의 범위에 실질적인 제한이 있습니다. 예를 들어 히터가 꺼져 있거나 완전히 켜져 있거나 밸브가 닫혀 있거나 완전히 열릴 수 있습니다. 이득을 조정하면 MV가 이러한 제한 사이에있는 오류 값의 범위가 동시에 변경됩니다. 이 범위의 폭은 오류 변수의 단위와 PV의 단위로 비례 이득의 역수 인 비례 대 (PB)라고합니다. 이득이 수학적 치료에 유용하지만, 비례 대역은 실제 상황에서 종종 언급됩니다.
용광로의 예
산업용 용광로의 온도를 제어 할 때 일반적으로 용광로의 현재 요구에 비례하여 연료 밸브의 개방을 제어하는 것이 좋습니다. 이렇게하면 열 충격을 피하고 더 효과적으로 열을 적용 할 수 있습니다.
낮은 이득에서 오류가 감지되면 작은 수정 조치 만 적용됩니다. 이 시스템은 안전하고 안정적 일 수 있지만 변화하는 조건에 따라 느려질 수 있습니다. 오류는 상대적으로 오랜 시간 동안 보정되지 않은 상태로 유지되고 시스템은 과다 감쇠됩니다. 비례 게인이 증가하면, 그러한 시스템은 반응이 빨라지고 오류는 더 신속하게 처리됩니다. 전체 시스템이 임계 적으로 감쇠되었다고 말할 때 게인 설정에 최적 값이 있습니다. 이 지점을 넘어서는 루프 게인의 증가는 PV에서의 진동으로 이어지고 이러한 시스템은 약화됩니다.
저 감쇠
퍼니스의 예에서, 정상 상태에 대해 가용 전력의 50 %가 요구되는 설정 점으로 온도가 상승하고 있다고 가정합니다. 낮은 온도에서 사용 가능한 전력의 100 %가 적용됩니다. 공정 값 (PV)이 예를 들어 SP의 10 ° 내에있을 때 열 입력은 비례 컨트롤러에 의해 감소되기 시작합니다. 이는 전체 전력에서 무 입력 전원까지 20 ° 비례 밴드 (PB)를 의미하며 설정 값 주변으로 고르게 퍼집니다. 설정 점에서 컨트롤러는 필요에 따라 50 %의 전력을 적용하지만 히터 서브 시스템 내에서 저장된 열을 비울 수 있으며 퍼니스의 벽에는 측정 된 온도가 필요한 온도 이상으로 상승하게됩니다. SP보다 10 ° 위쪽에서 우리는 비례 대 (PB)의 상단에 도달하고 아무런 전력도 가해지지 않지만 온도는 다시 떨어지기 전에 계속 상승 할 것입니다. 결국 PV가 PB로 되돌아 갈 때 열이 다시 가해 지지만 히터와 노 벽이 너무 차갑고 온도가 너무 낮아져 떨어지기 전까지는 오벨 레이션이 계속됩니다.
미가공로 제어 시스템이 생산하는 온도 진동은 연료 및 시간 낭비 (각 진동주기는 수 분이 소요될 수 있음)뿐만 아니라 퍼니스 및 내용물의 심각하게 과열 될 가능성을 포함하여 여러 이유로 용인 될 수 없습니다.
과다 감속 된
제어 시스템의 게인이 급격히 감소되어 다시 시작된다고 가정하십시오. 온도가 SP (30 ° 비례 대 (PB))보다 30 ° 아래에 가까워지면 열 입력이 감소하기 시작하고 가열로의 가열 속도가 느려지고 열이 더 멀어지면서 감소되며, 결국 50 % 전원 입력에 도달하고 필요에 따라로가 작동하는 것과 마찬가지로 결국 설정 값까지 올라갑니다. 용광로가 가용 전력의 52 %에서 51 % 만 사용하여 최종 온도로 기어 들어간 동안 낭비되는 시간이 있었지만 적어도 해를 끼치 지 않았다. 게인을 조심스럽게 늘림으로써 (즉, PB의 너비를 줄임으로써) 과도한 감쇠 및 느린 동작은 시스템이이 SP 온도에 대해 매우 감쇠 될 때까지 개선 될 수 있습니다. 이렇게하는 것은 제어 시스템을 ‘조정’하는 것으로 알려져 있습니다. 잘 조율 된 비례로 온도 조절 시스템은 일반적으로 온 – 오프 제어보다 효과적 일 수 있지만 노보다 능숙한 수동 제어 하에서는 느리게 반응합니다.
PID 제어
오실 레이션을 피하기위한 부진한 퍼포먼스를 제외하면 비례 제어의 또 다른 문제점은 전력 어플리케이션이 항상 에러에 정비례한다는 점입니다. 위의 예에서 우리는 설정 온도가 50 %의 전력으로 유지 될 수 있다고 가정했습니다. 퍼니스를 유지하는 데 더 높은 설정 온도에서 80 %의 전력이 필요한 다른 용도로 퍼니스가 필요한 경우 어떻게됩니까? 최종적으로 이득이 50 ° PB로 설정된 경우 퍼니스가 설정 점보다 15 ° 아래에 있지 않으면 80 %의 전력이 적용되지 않으므로이 다른 애플리케이션의 경우 작동자는 항상 설정 점 온도를 15 ° 이상으로 설정해야한다는 것을 기억해야합니다. 실제로 필요합니다. 이 15 ° 수치는 완전히 일정하지는 않습니다. 이는 주위의 주변 온도뿐만 아니라 퍼니스 내에서의 열 손실 또는 흡수에 영향을 미치는 다른 요소에 따라 달라집니다.
이 두 가지 문제를 해결하기 위해 많은 피드백 제어 체계에는 성능 향상을위한 수학적 확장이 포함됩니다. 가장 일반적인 확장은 비례 – 미분 – 미분 제어 또는 PID 제어로이 끕니다.
파생 상품
파생 부품은 시간에 따른 오차의 변화율과 관련이 있습니다. 측정 된 변수가 설정 점에 빠르게 접근하면 액추에이터가 일찍 후진하여 필요한 수준까지 도달 할 수 있습니다. 반대로 측정 된 값이 설정 점에서 빠르게 벗어나기 시작하면 속도를 유지하려고 노력하는 데 추가로 노력합니다.
파생 작업을 통해 제어 시스템이 훨씬 지능적으로 작동합니다. 퍼니스의 온도 튜닝 또는 움직이는 차량의 총이나 카메라와 같은 무거운 물건의 모션 컨트롤과 같은 제어 시스템에서 잘 조정 된 PID 컨트롤러의 파생 작업을 통해 도달 및 유지 관리 할 수 있습니다 숙련 된 인간 조작원보다 더 나은 설정 값.
파생 작업이 과도하게 적용되면 진동이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 PV가 SP쪽으로 빠르게 증가한 다음 일찍 정지하고 설정 점에서 “수줍어”한 것처럼 보였던 것입니다.
통합 행동
적분 항은 장기 정상 상태 오류의 영향을 확대하여 영까지 감소 될 때까지 계속 증가하는 노력을 적용합니다. 다양한 온도에서 작업하는 퍼니스의 예에서, 적용되는 열이 퍼니스를 설정 점까지 가져 오지 않으면 어떤 이유로 든 PV 오류가 0이 될 때까지 적분 동작이 비례 대역을 설정 점에 상대적으로 이동시킵니다. 셋 포인트가 달성된다.
분당 % 상승
일부 컨트롤러에는 “분당 상승률”을 제한하는 옵션이 있습니다. 이 옵션은 소형 보일러 (3 MBTUH)의 안정화에 특히 도움이됩니다. 유틸리티 보일러 “장치는 분당 5 %의 속도로 부하를 변경해야 할 수 있습니다 (IEA Coal Online – 2, 2007).
기타 기술
PV 또는 오류 신호를 필터링 할 수 있습니다. 그렇게하면 불안정 또는 진동을 줄이기 위해 바람직하지 않은 주파수에 대한 시스템의 응답을 줄일 수 있습니다. 일부 피드백 시스템은 한 주파수에서만 발진합니다. 그 빈도를 필터링함으로써보다 “뻣뻣한”피드백을 적용 할 수 있으므로 시스템 자체가 흔들리지 않고 반응이 빨라집니다.
피드백 시스템을 결합 할 수 있습니다. 계단식 제어에서는 하나의 제어 루프가 제어 알고리즘을 설정 점에 대한 측정 변수에 적용하지만 프로세스 변수에 직접 영향을 미치기보다는 다른 제어 루프에 다양한 설정 점을 제공합니다. 시스템에 제어 할 여러 측정 변수가있는 경우 각각에 대해 별도의 제어 시스템이 제공됩니다.
많은 어플리케이션에서 제어 엔지니어링은 PID 제어보다 복잡한 제어 시스템을 생산합니다. 그러한 분야의 예로 비행 조종 (fly-by-wire) 항공기 제어 시스템, 화학 플랜트 및 정유소가 있습니다. 모델 예측 제어 시스템은 특수 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어와 제어 할 시스템의 경험적 수학 모델을 사용하여 설계됩니다.
PID 및 논리 제어의 하이브리드 시스템이 널리 사용됩니다. 리니어 컨트롤러의 출력은 로직 등으로 인터록 할 수 있습니다.
퍼지 논리
퍼지 로직은 복잡한 연속적으로 변화하는 시스템의 제어에 로직 컨트롤러의 쉬운 설계를 적용하려는 시도입니다. 기본적으로, 퍼지 논리 시스템의 측정은 부분적으로는 사실 일 수 있습니다. 예가 1이고 아니오가 0이면 퍼지 측정은 0과 1 사이 일 수 있습니다.
시스템의 규칙은 자연 언어로 작성되고 퍼지 논리로 변환됩니다. 예를 들어, 퍼니스의 설계는 다음과 같이 시작됩니다. “온도가 너무 높으면 퍼니스로 연료를 줄이고 온도가 너무 낮 으면 퍼니스로 연료를 증가 시키십시오.”
실제 세계에서 측정 한 값 (예 : 퍼니스의 온도)은 삼각형이있는 곳을보고 0과 1 사이의 값으로 변환됩니다. 일반적으로 삼각형의 끝은 1로 변환되는 가능한 최대 값입니다.
그런 다음 퍼지 논리가 부울 논리를 산술적으로 수정합니다. 일반적으로 “not”연산은 “output = 1 – input”이고 “and”연산은 “output = input.1 multiplied by input.2″이고 “or”는 “output = 1 – ((1 – input. 1)에 (1 – 입력 .2))를 곱한 값입니다. 값이 0과 1로 제한되면 단위 간격 [0,1]에서 범위가 허용되는 대신 부울 산술로 줄어 듭니다.
마지막 단계는 결과를 “비위 화 (defuzzify)”하는 것입니다. 기본적으로 퍼지 계산은 0과 1 사이의 값을 만듭니다. 이 숫자는 기울기와 높이가 퍼지 값을 실제 출력 번호로 변환하는 선에서 값을 선택하는 데 사용됩니다. 번호는 실제 기계를 제어합니다.
삼각형이 올바르게 정의되고 규칙이 맞으면 좋은 제어 시스템이 될 수 있습니다.
견고한 퍼지 디자인이 단일의 빠른 계산으로 축소되면 기존의 피드백 루프 솔루션과 유사 해지기 시작하고 퍼지 디자인이 불필요한 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 퍼지 로직 패러다임은 기존의 방법이 다루기 힘들거나 비용이 많이 드는 대규모 제어 시스템에 확장 성을 제공 할 수 있습니다.
퍼지 전자 공학은 디지털 전자 공학에서보다 일반적으로 사용되는 2 가치 논리 대신 퍼지 논리를 사용하는 전자 기술입니다.
실제 구현
구현 범위는 특정 기계 또는 장치 전용 소프트웨어가있는 소형 컨트롤러에서부터 산업 공정 제어용 분산 제어 시스템에 이르기까지 다양합니다.
로직 시스템과 피드백 컨트롤러는 일반적으로 프로그래머블 로직 컨트롤러로 구현된다.