[화학공학] 액위 제어 실험(Level Control Experiment)

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2006.09.26 / 2019.12.24
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목차: 1.요약

2.이론

3.실험장치

4.실험 방법

5.실험 결과

6.고찰

7.결론

8.인용 부호

본문내용: 요약
PID제어는 자동제어 방식 중에서 가장 흔히 이용되는 제어 방식이다. 여기서 PID란 Proportional(비례), Integral(적분), Differential(미분)의 세 가지 조합을 말하는데, PID제어란 이 조합을 통하여 시스템을 제어하는 것으로 시스템의 외부환경 조건과 구조에 상관없이 제어가 가능하다. 물론 공기 압력 제어에 있어서 PID제어 뿐만 아니라 개별 복합모델 [ 비례(P), 비례적분(PI), 비례미분(PD) ]들 역시 적절히 조정되면 문제없지만 각각의 한계를 지니고 있다. 즉, 이들 모델만으로는 어떤 공정은 제어하는데 어려움이 있으며 현실적으로 3가지의 모델을 각각 적절히 사용하는 것 또한 문제를 가지고 있다. 따라서 이 P, I, D제어기를 선형적으로 복합한 PID제어기는 발생되는 모든 Error-방향, 크기, 지속성, 변화율-에 적절히 대응하는 제어 방식으로 산업 전반에서 폭넓게 활용되고 있는 것이라 할 수 있다. PID제어기의 장점은 빠르게 응답하고 거대한 외란에도 잘 적응하며, 오버슈트(overshoot)에도 잘 대응한다는 것이다. 즉 비례제어의 장점 및 미분제어기의 장점과 적분제어기의 장점을 모두 적절히 사용할 수 있다. 특히 열교환기와 같은 온도제어기의 경우 PID제어기를 사용하는 것이 가장 적합하고 PI제어기를 사용하는 것보다 사이클 에 대한 주기를 줄일 수 있는 장점이 있으며 Offset이 존재하는 경우에도 더욱 빨리 안정된 지점으로 이동할 수 있는 장점이 있다. 또한 Set point가 이동하게 되는 경우에도 빠른 시간에 안정화 될 수 있는 장점을 가지고 있다.
이번 실험에서 PID제어를 액위 제어에 응용하여 각각의 제어 파라미터가 제어 성능에 미치는 영향을 알아보자. sp값과 kp, TD, TI값을 변화시겨 제어가 얼마나 잘되는지 각각의 차이와 각각의 영향에 대하여 알아본다.
서론
실험목적
PID제어를 액위 제어에 응용하여 각각의 파라미터가 제어성능에 미치는 영향을 조사함으로서 PID제어에 관한 이해를 늘이고자 함.
실험내용
학문이 급격히 발전하고 산업이 고도화되면서 제어분야의 이론은 눈부신 발전을 거듭해 왔다. 학계와 산업체 간에는 상당한 격차를 두고 이론의 개발과 응용이 진행되어 왔으나, 최근의 다변수 예측 제어기 같은 경우는 실제의 시발점이 산업체로부터 였다고 할 수 있으며 학문적인 검증과 발전을 거친 후 널리 보급되어 응용되고 있는 실정이다. 앞으로도 이처럼 학계와 산업체의 간격은 더욱 더 좁아들 것으로 생각되며 새로운 이론의 등이 가속화될 것이라는 전망이다. 그러나 여전히 국내 뿐만 아니라 전 세계적으로도 가장 많이 쓰이고 있는 제어기는 전통적인 PID제어기라고 할 수 있다. PID 제어기는 단 세 개 이하의 조율 파라미터만을 가지고 있고 그 구조가 간단한 반면 넓은 범위의 공정에 활용될 수 있는 성능을 보이고 있기 때문이다. 물론 적절한 제어 성능을 가지기 위해 제어기의 조율 파라미터를 간단히 결정하기가 쉽지 않을 수 있다는 단점이 존재하지만 대부분의 경우 PID제어기를 이용하여 어느 정도의 제어성능을 얻을 수 있다는 점과 함께 비용이 저렴하고 성능이 좋다는 점에서 아직도 다른 제어기 형태에 비해 압도적 차이로 사용 빈도 1위의 자리를 점하고 있다. 이러한 PID제어를 조금더 배우고자 액위 제어에 PID제어를 응용하여 실험을 해보고 액위 제어에서의 각각의 파라미터가 미치는 영향을 알아보고 그 특성들을 알아보자.

참고문헌: http://www.kdtsys.co.kr
http://www.ktechno.co.kr
도서출판 아진 공정제어

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