수정된 PI 제어기를 이용한 탕면 레벨 시스템 안정화

Abstract

이 논문에서는 슬라브를 만드는 연주기의 탕면레벨을 안정화시키기 위하여, 저주파 대역의 신호를 통과시키는 필터를 사용하여 새로운 에러를 만들고 그것을 이용하는 수정된 PI 제어기를 설계하였다. 탕면 레벨 시스템은 약간의 시간 지연을 가지는 적분 시스템이다. 따라서 제안한 제어기가 시간 지연이 있는 시스템에서 안정하다는 것을 보이기 위하여 Lyapunov 함수와 BIBO 성질을 이용하였다. 이 결과로 수정된 PI제어기의 특정한 게인이 커질 때 에러의 크기가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 실제 시스템에서는 잡음때문에 입력의 게인을 많이 늘릴 수 없다. 따라서 여기에 DOB를 추가하여 제어기를 구성하고 Small-gain theorem을 적용하여 안정함을 보였다.제안한 제어기는 연주기를 모델링한 MATLAB모델을 이용하여 테스트를 하여 결과를 보인 후 1:4 축소 하드웨어 시뮬레이터에 적용하여 비교하였다. 제어기는 VME 시스템에 PLC 프로그램을 사용하여 구현하였으며, 비교 대상은 비슷한 gain을 가지는 PI 제어기를 사용하였다. 이를 통하여 제안된 제어기는 시간 지연에 대하여 강인한 성능을 가진다는 결과를 얻을 수 있었다.

Regulating mold level is important for continuous casting system, but it suffers from the bulging disturbance. A number of control techniques have been reported which can reduce the amplitude of bulging disturbance. But due toinput-delay, these methods do not perform as expected. To overcome the problem, this paper introduces a filter and proposes a proportional and integral (PI) controller that combined with the filter (modified PI controller). We prove that the proposed controller reduces the effect of input delay and guarantees ultimately bounded convergence of the original error. Moreover, we combine the controller with disturbance observer (DOB) that can estimate and eliminate disturbance. The proposed controller and combined the controller with DOB are tested usingMATLAB and 1:4-scale simulator. Results show that the proposed controller successfully decreases the bulging disturbance e？？ect from the mold level.