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상태공간 모델링에 의한 오일쿨러의 Robust LQG 제어기 설계 = Robust Linear Quadratic Gaussian Controller Design for Oil Coolers Based on a State Space Model
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학술지명
설비공학 논문집(Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering)
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2019
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Korean
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KCI우수등재
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학술저널
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130-139(10쪽)
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3
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본 연구에서는 냉동사이클로 구성된 오일쿨러의 실용적인 저차원 상태공간 모델을 제시하고, 이에 기반한Robust LQG 서보 제어기를 설계하여 시뮬레이션 및 실험을 통해 그 타당성을 검증하였다. 본 연구의 주요결과들을 요약하면 다음과 같다.
(1) 냉동사이클을 구성하는 장치의 사양으로부터 해석적인 모델을 구축하고, 제어량에 미치는 영향이 미미한상태변수들을 소거하여 저차원(4×4)의 실용적인 상태방정식 모델을 유도하였다. 유도된 상태공간 모델의타당성은 시뮬레이션과 실험을 통해 입증되었다.
(2) 설계한 LQG 제어기에 의한 제어 정도는 주된 제어량인 오일출구온도의 경우 기동 시에는 ±0.1℃, 열부하변동 시에는 ±0.05℃의 오차 범위로 정밀하게 제어됨을 보였다. 한편 과열도의 경우는 기동 시에 ±1℃, 열부하 변동 시에 ±0.5℃의 정상상태오차를 갖는 것으로 나타나 우수한 추종성을 보였다.
(3) LQG 제어기는 하중행렬의 변화에 따라 원하는 제어 정도와 제어 입력 간의 상충 문제를 조절하여 설계자가원하는 제어 성능의 최적화를 달성할 수 있음을 확인하였다.
(4) LQG 제어기의 칼만필터는 프로세스 및 측정 잡음 하에서도 센서로 측정하기 어려운 상태변수 값들을엄밀히 추정할 수 있음을 확인하였다.
This paper presents a robust LQG controller design method by a state space model to improve control performance of a refrigeration cycle under process and measurement noise. First, a state-space model of an oil cooler is derived as a 4th order system equation using several governed equations based on a moving boundary model. Next, the LQG controller which uses the Kalman filter is designed using linear quadratic regulator (LQR) gain and the Kalman gain to minimize an evaluation function and the individual influence of noise. We can independently determine the two gains of LQR and Kalman by the Riccati equation using the separation theorem. If the weighted matrices of the evaluation function are designed to satisfy the desired control performance and energy condition input, the designer conclusively determines LQR gain. Finally, the validity of the proposed design method is validated by computer simulations and real experiments in several cases. The results of some of the simulation and experiments showed that the proposed method can be implemented as a robust control.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-07-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1999-01-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
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2016 | 0.8 | 0.8 | 0.62 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.51 | 0.44 | 0.622 | 0.03 |
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