15. Anti-reset windup

공정제어

PART 15. Anti-reset windup

Reset windup 이란?

제어오차가 지속 될 때,

오차의 적분치가 계속 쌓여

공정 입력의 한계를 넘어서

제어불능 상태가 되는 것을 말한다.

오차의 부호가 반대가 되어

공정의 입력의 범위 안으로

들어오게 될 때까지

제어가 불가능하다.

이러한 이유로 OS가 생긴다.

가열탱크가 있다고 하자.

만약 조율이 잘못 되어서

15mA 일 때, vp=1 이 되었다고 하자.

(원래는 20mA 일 때, vp=1)

이때, 온수 사용량이 증가하여

온도가 내려가게 되고

양의 오차가 발생한다.

u(t)가 15mA까지 오르게 되었을 때,

밸브가 100% 열린다.

이때, load가 너무 커서

온도가 설정값을 따라가지 못한다고 하자.

15mA에서 20mA까지 상승하게 되는데

이때, 오차들의 적분 값이 쌓이게 된다.

이러한 문제를 reset windup 이라고 한다.

그것을 그래프로 나타내면 다음과 같다.

이제 load 값이 다시 제자리로 돌아왔다고 하자.

이때, 온도가 설정 값을 넘으면서

오차의 부호가 음이 된다.

하지만, 오랜 시간 쌓인 적분값 때문에

u(t)가 15mA에 이를 때까지

제어를 하지 못한다.

이것을 방지하기 위해

Anti-reset windup을 사용한다.

Anti-reset windup은

공정입력 v(t)가

제어기 출력 u(t)를

잘 따라가고 있는지를 감시한다.

Anti-reset windup을 식으로 나타내면

다음과 같다.

한편, 제어기의 모드를

수동에서 자동

혹은

자동에서 수동으로

전환이 필요할 수 때가 존재한다.

이럴 때, 직전의 출력값을 인계 받아야한다.

만약 수동출력과 자동출력이 전혀 다른 값이라면

전환할 때 제어기 출력이 크게 변하는 일이 발생한다.

이것을 Bump라고 하며,

bump가 없는 전환을

bumpless transfer라고 부른다.

이것도 Anti-reset windup을 통해

해결할 수 있다.