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정량적 궤환이론을 이용한 PID 제어기 설계 및 터빈 속도제어
A Design of PID Controller using Quantitative Feedback Theory and Turbine Speed Control

김주식   (충북대학교 전기전자및컴퓨터공학부UU0001309  );
  • 초록

    정량적 궤환이론(Quantitative Feedback Theory : QFT)은 플랜트 불확실성과 외란에도 불구하고 요구된 시스템의 제어성능을 성취하기 위해서 궤환의 사용을 강조하는 매우 실제적인 설계기법이다. 이 QFT의 루프형성과정은 요구된 경계조건이 만족될 때까지 강인한 제어기를 설계하는 것을 허용한다. 본 논문에서는 QFT의 루프형성을 이용한 PID 제어기의 최적 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 QFT 경계조건에 의해 얻어진 2차원의 시스템 행렬과 출력 벡터를 재배열하는 것으로부터 전개된 선형 연립방정식으로부터 PID 제어기의 파라미터 벡터를 식별하는 방식이다. 제안된 방법의 유용성은 터빈의 속도제어 문제에 의해 검증하였다.


    QFT is a very practical design technique that emphasizes the use of feedback for achieving the desired system performances in despite of plant uncertainties and disturbances. The loop shaping procedure of QFT is employed to design the robust controller, until the desired bounds are satisfied. This paper presents an optimization algorithm for designing PID controller using the loop shaping of QFT. The proposed method identifies the parameter vector of PID controller from a linear system that develops from rearranging the two dimensional system matrices and output vectors obtained from the QFT bounds. The feasibilities of the suggested algorithm are illustrated with a turbine speed control problem.


  • 주제어

    QFT .   PID control .   loop shaping .   SVD .   turbine speed control.  

  • 참고문헌 (10)

    1. 김주식, 유정웅, “QFT와 유전 알고리즘을 이용한 발전소 조속기 속도제어계의 설계”, 한국조명. 전기설비학회논문지, 제12권, 제2호, pp. 77-84, 1998. 
    2. R. Pintelon, P. Guillaume, Y. Rolain, J. Schoukens, and H. Van hamme, “Parametric Identification of Transfer Functions in the Frequency Domain - A Survey”, IEEE Trans. on Auto. Cont, vol. 39, no. 11, pp. 2245-2260, 1994. 
    3. 한국수자원공사, 온-라인 PID 자동 동조기 개발연구, 연구보고서, 한국수자원공사, 1993. 
    4. A. Zolotas and G. Halikias, “Optimal Design of PID Controllers using the QFT Method”, IEE Proc. Control Theory Appl., vol. 146, no. 6, pp. 585-589, 1999. 
    5. I. Horowitz, “Survey of Quantitative Feedback Theory (QFT)”, Int. J. Cont., vol. 53, no. 2, pp. 255-291, 1991. 
    6. K. Astrom and T. Hagglund, PID Controllers : Theory, Design, and Tuning, Inst. Society of America, 1995. 
    7. I. Horowitz, Quantitative Feedback Design Theory(QFT), QFT Pub., 1993. 
    8. C. Houpis and S. Rasmussen, Quantitative Feedback Theory : Fundamentals and Applications, Marcel Dekker Inc., 1999. 
    9. S. Van Huffel and J. Vandewalle, The Total Least Squares Problem Computational Aspects and Analysis, SIAM, 1991. 
    10. T. Moon and W. Stirling, Mathematical Methods and Algorithms for Signal Processing, Prentice Hall, 2000. 

 저자의 다른 논문

  • 김주식 (7)

    1. 1998 "QFT와 유전 알고리즘을 이용한 발전소 조속기 속도제어계의 설계" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 12 (2): 77~84    
    2. 1998 "유전 알고리듬을 이용한 개선된 QFT의 루프 형성법 및 원전 증기발생기 수위제어계의 설계" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 12 (4): 106~113    
    3. 2002 "완전최소자승법을 이용한 QFT의 주파수 전달함수 합성법" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 8 (8): 649~654    
    4. 2002 "화력발전소 과열기의 증기온도 제어를 위한 퍼지 제어기 설계" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 16 (6): 80~86    
    5. 2003 "Mixed $H_2/H_{\infty}$ Controller Realization with Entropy Integral" International Journal of Control, Automation and Systems 1 (2): 206~209    
    6. 2003 "반복법에 의한 쌍선형 시스템의 제어기 설계" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 17 (5): 88~93    
    7. 2004 "주파수영역에서 시가지연을 갖는 선형시스템의 모델축소" 照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers 18 (6): 176~182    

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