PID CONTROLLER
1. 제어동작의 종류
제어동작의 종류는 다음의 4가지 동작으로 구분할 수 있다,
1) ON-OFF 동작(ON-0FF CONTROL ACTION, 2위치동작)
조작량 또는 조작량을 지배하는 신호가 입력의 크기에 따라 2가지 정해진 값 중의 하나를 선택하는 동작.
2) 비례동작(PROPORTIONAL CONTROL ACTION, P동작)
제어동작 신호의 현재치에 비례하는 조작량을 내는 동작
3) 비례+적분동작(PI동작)
4) 비례+적분+미분동작(PID동작)
- 적분동작(INTEGRAL CONTROL ACTION, 1동작) :
제어동작의 적분값에 비례하는 조작량을 내는 제어동작
- 미분동작(DERIVATIVE CONTROL ACTION, D동작) :
제어동작 신호의 미분값에 비례하는 조작량을 내는 제어동작
1.1 2위치동작(ON-OFF CONTROL ACTION)
위의 그림에서 수위가 제어범위보다 낮아지면 밸브가 완전히 열리게 되어 물이 보충되고 높아지면 밸브가 완전히 닫히는 가장 간단한 제어이다.
이 동작은 위의 그림과 같이 CYCLING을 일으키는데, 제어범위를 작게 하면 CYCLING 주기는 짧아지나 밸브의 개폐가 빈번해지고 크게 하면 수위의 과도한 변화로 불안정하게 된다. 이러한 2위치동작은 F.O. SET’ TANK LEVEL CONTROL, COMPRESSOR의 자동기동, 청수 PUMP의 자동기동 등에 사용된다.
위의 그림은 공기압식 조절기를 나타낸 것으로서 그 작동을 보면:
입력이 변화하면 NOZZLE과 FLAPPER 사이의 간격이 변화하고 이로 인하여 NOZZLE을 통하여 빠져나가는 공기의 유량이 변화하므로 PILOT RELAY를 작동시키는 공기의 압력이 0,1~0.35 kg/㎠ 정도로 변하여 DIAPHRAM V/V를 작동시키는 압력이 변화한다.
즉, NOZZLE과 FLAPPER 사이의 간격이 커지면 빠져나가는 공기의 유량이 많아지므로 배압이 낮아지고 위 그림의 ①로 가는 공기의 압력도 낮아지므로 DIAPHRAM을 작동시키는 압력은 약 0.1 kg/㎠ 정도로 낮아진다. 그러므로 PILOT 상부 V/V가 OPEN 되어 DIAPHRAM V/V를 작동시키던 AIR가 대기 방출되어 압력이 낮아진다.
변화된 배압은 PILOT RELAY를 작동시켜 통과하는 공기의 압력을 0.2~1.0 kg/㎠로 변화시켜 DIAPHRAM V/V를 전개 또는 전폐시키는 작용을 하게 된다.
1. 비례동작(PROPORTIONAL CONTROL ACTION, P동작)
1) 비례동작이란?
P동작은 입력신호의 크기에 비례한 출력을 내어주며 오차신호가 이것의 입력신호로 작용한다. 즉, 아래의
그림에서 출구로 빠져나가는 수량이 많아지면 수위는 더욱 낮아지므로 FLOAT가 내려가고 밸브는 더욱 많이 열리게 된다. 이렇게 출구로 나가는 양의 변화에 의하여 수위가 변하게 되는데, 평형상태를 깨뜨리는 출구량의 변화를 외란(外亂)이라 하고 수위의 변화가 오차신호로 되어 입력측의 밸브를 열어주게 된다.