통합 및 자체 규제 프로세스의 기본 사항

본질적으로 통합 프로세스는 입력 값의 누계에 비례하는 출력을 생성하는 경향이 있습니다. 시간이 지남에 따라 축적되었습니다. 입력이 음수로 바뀌면 프로세스가 진폭을 비례적으로 감소시켜 출력을 낮춥니다. 예를 들어, 물 탱크의 경우 입력은 유입되는 액체의 양이고 출력은 탱크가 유지하는 물의 수위입니다. 입력이 양수로 유지되는 한 수위는 계속 상승하지만 입력이 음(유입보다 유출이 많음)이 되면 출력 수준이 낮아집니다.

이제 서보 모터의 동작을 고려해보자. 모터 양단의 입력 전압은 토크를 결정한 다음 부하를 가속합니다. 입력 전압이 0이 아니고 부하의 위치가 누적 회전에 의존하는 한 회전은 계속됩니다. 입력 전압이 음이 되면 축이 역회전하기 시작하여 출력 위치가 감소합니다. 물 탱크와 서보 모터의 동작은 입력이 음이 아닌 한 두 엔터티가 출력 수준을 유지하기 때문에 비슷합니다.

모든 통합 프로세스는 이러한 방식으로 작동합니다. 입력이 누적되어 주변 환경에 분산됩니다. 이 두 프로세스가 발생하는 속도는 제어되는 기계와 마찰, 항력 및 관성과 같은 물리적 요인에 따라 다릅니다. 그러나 입력이 시스템에 추가되면 음수 값이 취소될 때까지 존재합니다.

비통합 프로세스

물이 새는 탱크를 고려하십시오. 투입량에 관계없이 계속해서 물을 잃습니다. 마찬가지로 서보 모터 비틀림 스프링에 대해 회전하는 전압은 전압 값에 관계없이 계속 위치를 잃습니다. 이러한 프로세스는 추가가 예측할 수 없는 손실로 상쇄될 수 있는 평형점에 도달할 수 있습니다. 예를 들어, 누출이 여러 개 있는 탱크의 출력 수준이 특정 지점을 넘어서는 것은 불가능합니다. 이러한 프로세스는 비통합적이며 입력을 축적하지만 유입과 유출 사이의 평형인 특정 지점에만 도달합니다.

자발적 손실이 없는 통합 프로세스가 일부 있는 반면, 일부 비적분 프로세스는 시간 상수가 상당히 길어 평형점에 도달하기 어렵습니다. 이렇게 하면 둘 사이의 경계가 흐려집니다.

컨트롤러 선택

제어 엔지니어의 임무는 프로세스의 특성과 프로세스가 속하는 스펙트럼의 끝을 식별하는 것입니다. 이를 통해 프로세스에 적합한 제어 전략을 선택할 수 있습니다. 비적분 과정을 조절하는 것은 평형점이 산출물에 자연적 한계를 부과하기 때문에 더 쉽습니다. 컨트롤러는 올바른 입력을 찾는 지루한 과정을 거칠 필요가 없습니다.

이러한 이유로 비통합 프로세스는 컨트롤러의 개입 없이 정상 상태를 달성할 수 있는 능력으로 인해 자체 조절이라고 하는 경우가 있습니다. 그럼에도 불구하고 필요한 경우 프로세스의 입력을 늘리거나 줄이려면 피드백 컨트롤러의 노력이 여전히 필요합니다.

기존 PI 및 PID 컨트롤러 통합 및 자체 규제 프로세스와 함께 작동하도록 설계되었습니다. 그러나 구성은 다릅니다. 대부분의 조정 규칙은 이 두 프로세스를 모두 고려하여 컨트롤러의 P, I 및 D 매개변수를 계산할 수 있는 공식을 제공합니다.

때로는 단순한 P-컨트롤러라도 계속되는 누적으로 인해 통합 프로세스의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 이것은 컨트롤러에 PI 또는 PID 컨트롤러의 적분기와 동일한 특성을 제공합니다. 또한 컨트롤러의 목표가 출력이 특정 설정값과 일치하도록 하는 데 필요한 입력의 크기를 식별하는 것이라면 P 컨트롤러가 적합합니다.

P-컨트롤러가 출력이 설정값에 도달하기 전에 포기할 수 있으므로 비통합 프로세스에 대해서도 마찬가지입니다. 이것은 컨트롤러가 부하 교란을 보상하려고 하는 경우에도 자체적으로 유지되는 정상 상태 오류로 이어집니다. 이러한 오류는 통합 프로세스에도 영향을 줄 수 있으며 다양한 유체 밀도와 같은 물리적 매개변수로 인한 것입니다.

인더스트리 4.0 방식의 주요 과제 IT/OT 상호 연결