The Design of PI Controller Using Saturation Function

포화 함수를 이용한 PI 제어기 설계

  • 오승록 (단국대학교 공학대학 전자공학과)
  • Published : 2008.11.25

Abstract

We propose an autotuning algorithm for PI controller with unknown plant. The proposed algorithm uses a saturation function and time delay element as a test signal. Since the integral element of PI controller reduces a phase margin in the closed loop system, the closed loop system could be resulted in unstable with PI controller. To avoid unstable in the closed loop system with PI controller, the proposed algorithm identifies one point information in the 3rd quadrant of Nyquist plot with a time delay element. The proposed method improves an accuracy of one point identified information with one saturation function. We demonstrate a performance of the proposed method via a simulation.

플랜트의 정보를 알지 못 하는 경우 시험신호로 포화함수와 시간지연 요소를 이용하여 플랜트의 정보를 찾아내고 찾아낸 정보로 PI 제어기를 설계하는 방법을 제시하였다. 시간 지연요소를 이용함으로서 PI 제어기의 I 요소로부터 발생되는 위상 감소로 인해 발생되는 불안정성이 발생하지 않도록 플랜트의 Nyquist 그림에서 3/4 분면에 있는 한 점의 정보를 찾아내는 것이 가능하였다. 제안된 방법은 포화함수의 이용으로 정확성이 높고 한 개의 포화함수만을 이용하여 구조가 간단하다. 또한 모의시험을 통해 제안된 방법의 타당성을 보였다.

Keywords

References

  1. G. Franklin, J. Powell and M. Workman. 'Digital Control of Dynamic Systems,' Addison Wesley, New York, second edition, 1990
  2. K. Ang, G. Chong, Y. Li, 'PID Control System Analysis, Design, and Technology,' IEEE Transactions on Control System Technology, vol. 13, no. 4: 559-576, 2005 https://doi.org/10.1109/TCST.2005.847331
  3. K. J. Astrom and T. Hagglund. 'Automatic turning of PID Controllers,' Instrument Society of America, Reaserch Triangle Park, 1988
  4. K. J. Astrom and T. Hagglund, and A. Wallenborg. 'Automatic turning of digital controllers with application to HVAC plants,' Automatica, 29(5):1333-1343, 1993 https://doi.org/10.1016/0005-1098(93)90053-V
  5. M. Zhuang and D. P. Atherton. 'PID controller design for a TITO system,' IEE Proc.-Control Theory Appl., 141(2):111-120, March 1994
  6. D. Gu, Y Cai, P.Wang, W. Zhang, 'Relay based feedback with PD controller for identification of unstable processes with large time delay,' Proceeding of the 2007 ACC, 112-117, New York, U.S.A., 2007
  7. Mats Friman and Kurt V. Waller, 'A Two Channel relay for autotuning,' Report 96-6, AboAcademy, 1996
  8. Seung-Rohk Oh. 'PID Autotuning Algorithm Based on Saturation Function Feedback,' Journal of IEEE Korea Council, 2(2):98-104, 1998
  9. H. K. Khalil. 'Nonlinear Systems, second edition,' Prentice Hall, New Jersey, 1996