화학공학이론 및 실험 - 공정제어

소개글

화학공학이론 및 실험 - 공정제어에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

것은 Gp에 대해서만은 오차가 크지 않다는 것을 의미한다. 그러나 PID 제어기가 결합된 전체적인 전달함수에서는 많은 오차를 나타내었다.
이번 실험을 통하여 실제 Output이 얼마가 나오느냐 하는 것에 따라서 (그래프, 컴퓨터 프로그램의 복합 사용으로) 전달함수를 구할수 있었다.
그래프를 이용하여 자를 대고 전달함수를 구한다는 것은 매우 큰 오차가 나오게 한다. 이번 실험에서 실제 그래프를 이용하여 자를 대고 전달함수를 구하는 방법은 여러 가지 많은 오차가 발생한다. 먼저 Td를 구하는 과정에서 오차가 발생할 수 있다. 결과값에서는 1, 2, 3 과같이 정수로 된 t1값을 준다. 그러면 lag(지연시간)가 얼마나 되는지는 정확히 알 수가 없다. 실제로 t1이 1에서 0이고 2에서 0.0005 라고 하면 어느지점에서 Output이 발생되는지 알 수가 없다. 이로 인해 Td를 구하는데에 어려움이 있었다. 여기에서 Td가 오차가 생기면 전체적인 전달함수에 커다란 오차가 발생하게 된다. 먼저 Td에 오차가 발생하면 w를 구함에 있어서 Td가 변수가 되는 부분이 있으므로 w에 오차가 발생하게 되고, w에 오차가 발생하게 되면 도 w로 된 항이 있으므로 둘다 오차가 발생하게 되고 결국 모든 전달함수에 오차가 발생하게 된다.
두 번째, P를 구하기 위해서 t1이 0이 되는 지점에서 log scale의 I축에 접선을 그리면 만나는 지점을 구함에 있어서 커다란 오차가 발생할 수 있다. 이는 실제 자를 이용하여 눈짐작으로 그리기 때문에 접선이 많이 틀어질 수 있다. 더구나 I 축은 log scale이기 때문에 조금만 틀어져도 10배 또는 1/10배가 되어 버린다. 따라서 P값은 정확할 수가 없으며 그로 인해 0.368p 값도 많이 달라지고 T1값도 실제값과 많이 달라지게 된다. 뿐만 아니라 Δ값을 구함에 있어서도 오차가 커지기 때문에 R값과 0.368R값도 실제값과 오차가 커진다. 결국 T2도 실제값과 오차가 많이 생길 수 있다. 이로 인해 T1과 마찬가지로 먼저 w값이 오차가 생기고, w에 오차가 발생하게 되면 도 w로 된 항이 있으므로 둘다 오차가 발생하게 되고 결국 모든 전달함수에 오차가 발생하게 된다.
그리고 그래프를 그려서 확인할 때 T1, T2를 알아보는 과정에서 정확하게 알아볼수가 없었다. 눈금의 위치를 정확하게 알아 볼 수 없었다. 그리고 수직으로 선을 내려서 t1의 점을 찾는 과정에서 과연 그 수직선이 수직인지 아닌지 확실하지 않다.
이번 실험의 가장 큰 맹점은 앞에서 언급했듯이 T1, T2, Td를 알아봄에 있어서 아무리 T1, T2, Td 전체를 실제로 컴퓨터 프로그램에 대입했을 때 overshoot 이나 decayratio가 적게 나오고 오차가 매우 작을 지라도 T1, T2, Td 모두가 정확하게 맞지는 않다는 것이다. 결국 T1, T2, Td 값이 실제값하고 다르더라도 오차가 발생하지 않는 맹점이 있다. 결국 오차만을 가지고 T1, T2, Td 모두를 알아본다는 것은 무리이다. 이는 T1, T2, Td를 알면 오차가 적겠지만 오차가 적다고 해서 T1, T2, Td 인 것은 아니다. 즉, 필요충분조건이 성립되지 않는다는 것이다.
이번 실험은 진폭이 크고 overshoot, decayratio 모두가 매우컸지만, offset이 없었다는 점을 확인할 수 있었다. 실제로 PID 제어계는 offset이 없고 response time이 빠른 장점이 있지만, T1, T2, Td 모두를 알아야만 결과값을 도출해 낼 수 있는 단점이 있어 실제로는 잘 쓰이지 않는다. 그런데 이번 실험에서 overshoot이 너무나 크게 나와서 response time이 빠르다, 혹은 느리다 라고 언급은 불가능하다. 더구나 비교할만한 PD, P 혹은 PI 제어계의 값을 같은 결과만을 가지고 비교해보아야 PID 제어계의 특징이자 장점인 response time이 짧다는 사실을 확인할 수 있을 것 같다.
비록 이번 실험을 통해서 원하는 결과값을 얻지는 못하였지만, PID 제어계는 어떤 것이며 PID 제어계의 장점과 단점을 확인할 수 있었다.
8) Refference
화학공정제어 / 이범석외 / 아진 / p170~187, 202~224
화학공정제어 / 유의연 외 / 희중당 / p197~200, 285~311, 534~543
공정분석 및 제어 / D.R Coughanowr / 희중당 / p294
화학공정제어 / Geroge stephapopulus / 희중당 / p535~542

키워드

미분돌발,   PID 제어,   BODE 선도,   진폭비