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[자동제어] PID제어
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- เผยแพร่เมื่อ 11 เม.ย. 2023
- PID제어 관련하여 복잡한 계산 및 수식을 배제하고 PID제어가 무엇이며, 어떻게해서 PID제어를 하면 PV(실제값)와 SV(설정값)를 일치하록 만들어지는지 원리와 개념위주로 작성하였습니다.
동영상 미분제어에서 부족하게 설명한 부분이 있어 제가 댓글로 달아 놓은 내용을 공유 드립니다.
미분제어를 잘못 이해할수 있겠다는 생각이 들어 아래 내용을 참조하셔서 마지막 미분제어 동영상을 이해주시면 감사하겠습니다.
20도에서 밸브가 30%에 PV=SV를 유지한다고 할때 오버슈팅이 2도가 발생이 된다고 가정을 하겠습니다.
그럼 PV값이 22도가 되면 먼저 P동작을 우선하게됩니다. (0~50도의 범위의 P값 20일때 1도 변화시 밸브 10% OPEN / 동영상 참조)
2도변화가 발생이 되었으니 밸브는 50%가 OPEN되고 D값이 20초로 설정을 했다고 하면, 오버슈팅이 발생되기 이전의 값 30%까지 20초동안 50 ~30%까지 밸브가 동작이 됩니다.
이런 PD제어에서는 D값이 작으면 반응시간이 적어 PV가 SV까지 도달되지 않고 반복적으로 PD제어를 하면서 SV값을 도달하는 톱니바퀴형태의 PV그래프 주기가 반복되면서 SV값의 도달할겁니다.
D값이 높으면 톱니바퀴 그래프 주기기 길어질겁니다.
PID제어에서는 오버슈팅 발생시 먼저 P제어 후 D제어를 하고 마지막으로 I제어를 해서 PV=SV를 유지하도록 합니다.
그러므로 PID제어에서 D시간이 너무 작으면 I제어가 길어질수 있고, 너무 길면 PI제어와 별 차이가 없을 수도 있습니다.
정말 좋은내용입니다 PID 제어에 대한 입문 영상으로 이보다 더 잘 설명해주실수 없을거같아요!
그렇게 생각해 주셔서 감사합니다.
좋은 강의 감사합니다
PID 제어에 대해 공부하는 중이라 관련한 다른 영상들을 열심히 봤지만 가장 알아듣기 쉽고 너무 유용하네요. 공부하는데 큰 도움이 되었습니다. 좋은 영상 잘 보고 갑니다.
감사합니다.
유익한 강의 내용 이네요
감사합니다.
좋은 말씀 감사드립니다.
비전공자도 쉽게 이해할 수 있게 설명해주시네요. 감사합니다!
도움이 되셨다니 저도 감사드립니다.
감사합니다. 평소에 넘 궁금한 것들이었는데 쉽게 설명해 주셨네요
도움이 되셨다니 감사드리며, 많은 관심 부탁드립니다.
감사합니다 👍
시청해 주셔서 감사드립니다.
좋은 설명 감사합니다
PID값은 영원한 숙제 같아요. 메뉴얼을 봐도 특별한 내용은 없고 이래도 저래도 하다 보면 될때도 있고 안될때는 아무리 해도 안돼고.
그래서 요즘은 오토튜닝이 잘 되고 좋더라고요. 오토튜닝에서 못잡으면 보통 히터나 냉각쪽 문제일 경우가 있고요.
좋아요 누르고 갑니당
너무 감사합니다 !!! 잘보고갑니다^^
감사합니다
다양한pid 강좌중 가장 눈높이가 낮네요 아직 수학이 딸려 어렵지만 제일 좋네요
그렇게 생각해 주시니 감사합니다.
수고하셨습니다
감사합니다
PID 각각에 대한 개념을 잡았습니다.감사합니다^^
도움이 되셨다니 저도 감사드립니다.
와 학은제로 제어공학 듣고 있는데... 그냥 수학처럼 느껴지다가 너무 이해가 되었습니다.
과제를 작성중인데 특정한 방 크기를 제시하고, 20도 +-1도를 유지하기 위한 측정기와 제어기를 설계하라는데, 특정한 방크기를 제시한 이유를 도저히 모르겠습니다. ㅜㅜ
도움이 되셨다니 저도 감사드립니다.
말씀하신 특정한 방크기에 제시 이유를 너무 깊게 생각하지 않으셨으면 합니다.
온도를 유지시킬수 있는 일정수준의 공간의 개념이므로 즉 제어대상의 면적을 말씀하는 것같습니다.
일단 제어 대상인 방의 크기에 따라 온도를 유지할수 있는 열량이 달라지기 떄문이라고 생각하시면 됩니다.
물론 내부에 발생되는 현열량이나 배기량도 감안해야 되겠지만 말입니다.
안녕하세요 제어용이님 강의영상 쉽게잘설명해주셔서 유익하게 잘보았습니다
몇가지 질문을드려도될까요
P값은 높게하냐 낮게하냐에따라서 제어벨브의 개도율의 변화량에 미치는 영향은 이해하였는대요
I값과 D값은 이러한제어로 pv와 sv값의 편차를 줄이는 역할을한다라고만설명되어있는데
I값을 높이면 I제어에서 T값이 커졌을때라고 생각하면되는건가요 그러면 pv의 헌팅곡선에서 사인파의 시작점과 끝점을 기본 T라고 가정하였을때 2T만큼의 I값을 적용시키게되면 2T동안의 정현파의 평균값으로 출력을 주게되는것인지 궁금합니다
그럼 I 값을 높였을때는 sv로 수렴하는 시간이 길어지는것인지요
D같은경우는 오버슈팅에대한 대응제어 비슷하게설명주셨는대요 오버슈팅이 없고 정현파식으로 주기적헌팅이있는 온도제어에서 D값을 줄이거나높였을때 어떻게되는지 궁금합니다
저는 현재 온도제어장비를 다루고있는대요 아즈빌의 nx 컨트롤러를 사용하고있습니다
I(적분), D(미분)는 시간으로 설정을 합니다. 동영상에서 I값은=T값입니다.
예를 들어 I를 500초로 설정했을때 과거의 500초 동안 밸브 출력이 발생되었고, 그값을 제어기가 기억하고 적분연산하여 평균값의 밸브출력을 보냅니다.
시간은 계속 흘러도 제어기는 과거 500초변화치만 기억하고 연산하여 실시간 밸브 출력을 보낸다고 보시면 됩니다.
당연히 T를 1000초로 하면 과거 1000초의 변화량의 평균값을 연산하여 실시간으로 밸브 출력을 보내겠지요.
그러므로 온도 헌팅이 발생시 적분 시간의 설정값이 너무 작으로 헌팅이 발생될 소지가 많고, 적분시간이 너무 높으면 설정값에 도달하는 시간이 오래 걸릴수 있습니다.
말씀하시 오버슈팅시 D값의 설정은 외란의 의한 대응입니다.
주기적은 헌팅 발생시에는 D값을 0으로 설정을 해주시고 P값과 I값으로만 설정해 주시면 될것으로 사료됩니다.
온도제어장비라 하셨는데 고온을 사용하는 장비시 제어기에 RTD입력일 경우 P값을 20~50정도, I값을 200~500초로 설정하는 것이 좋습니다.
(온도 Rage 범위에 따라 차이가 있음.)
@@user-qm2om4ik2m 유튜브 알람이꺼져있어서 확인이 늦었습니다 상세한설명 감사드립니다 용이님~!
아더불어서 저희 온습도제어장치는 23도에 45% 유지시켜주는 장치입니다 ~!
저 마지막으로 한가지 질문만 더드려도될까요 D제어에 대한 질문입니다
외란으로 인한 헌팅발생(오버슈팅) 전 까지는 PV와 SV가 거의 동일했다는 가정하에 D값이 크고 작음에 따라 오버슈팅잡는 시간이 줄어들고 늘어날까요
d값이작으면 미래을예측하는 연산시간이 줄어들어 오버슈팅에대해 대응이 빨라지는지 궁금합니다
예를 들어 설명을 드리도록 하겠습니다. 20도의 밸브가 30%에 PV=SV를 유지한다고 할때 오버슈팅이 2도가 발생이 된다고 가정을 하겠습니다.
그럼 PV값이 22도가 되면 먼저 P동작을 우선하게됩니다. (0~50도의 범위의 P값 20일때 1도 변화시 밸브 10% OPEN / 동영상 참조)
2도변화가 발생이 되었으니 밸브는 50%가 OPEN되고 D값이 20초로 설정을 했다고 하면, 오버슈팅이 발생되기 이전의 값 30%까지 20초동안 50 ~30%까지 밸브가 동작이 됩니다.
이런 PD제어에서는 D값이 작으면 반응시간이 적어 PV가 SV까지 도달되지 않고 반복적으로 PD제어를 하면서 SV값을 도달하는
톱니바퀴형태의 PV그래프 주기가 반복되면서 SV값의 도달할겁니다. D값이 높으면 톱니바퀴 그래프 주기기 길어질겁니다.
PID제어에서는 오버슈팅 발생시 먼저 P제어 후 D제어를 하고 마지막으로 I제어를 해서 PV=SV를 유지하도록 합니다.
그러므로 PID제어에서 D시간이 너무 작으면 I제어가 길어질수 있고, 너무 길면 PI제어와 별 차이가 없을 수도 있습니다.
제어용이님 상세한답변 정말 감사드립니다
답변해주신내용 다 이해하였으나
확인차한번만더 여쭙겠습니다
온도를 소숫점 둘째자리까지 컨트롤 해야되는 상황에서
20도에서 pv=sv가 이상적으로 이루어지지못하고 d가 30초일때
오버슛팅 발생 30초전에
19.99~20.01를 유지하엿고
P=20 센서온도측정범위 0~50도일때
0.01도 움직일때 밸브개도율은 0.1% 움직이고
이때 2도 오버슛팅이 발생하면 발생전 30초동안의 온도변화에따른 개도율에 비례하여 대응하는것보단 기존의 P값에 비례하여 대응한다고봐도 무방할까요? 어차피 P는 20%로 설정되어있다면 0.01변화할때 밸브개도율은 0.1% 변화할테니 d는 크거나 작아도 오버슛팅시 열리는개도율은 같다고볼수있을까요
@@user-mf2ju7ff8m PID제어에서는 오버슈팅시 P가 먼저 제어가 들어가고 그다음에 D제어가 들어 갑니다.
D제어는 오버슈팅이 발생되기 바로 이전의 출력값을 기억하고 D시간 동안 P로 대응된 변화치에서 오버슈팅 이전의 변화치까지 D시간만큼 변화하게 되는 것입니다.
콩콩님이 적어주신 오버슈팀 발생시에는 먼저 P로 대응을 하는 것이 먼저고 그다음에 D시간만큼 오버슈팅되기 바로이전의 변화치까지 출력값이 변화하게 됩니다.
감사합니다.
감사합니다 제대로 이해가되었습니다!!
7:24 sv를 20으로 줬을 때의 그래프가 맞을까요 (pid 세팅 없고)
제가 이해한건 아무 튜닝없을 때의 트랜드로 p값은 sv의 오차에 따른 조정을 위한 것으로 이해했습니다..
PID값을 입력하지 않으면 제어기가 동작을 하지 않을 겁니다.
P값은 동영상에서 설명드린 것처럼 제어범위를 지정하는 것입니다.
현재 PV값과 SV값의 편차값에 따른 비례제어 출력의 범위를 지정해 준다고 보시면 이해가 빠르실 겁니다.
@@user-qm2om4ik2m 감사합니다
설명 감사드립니다..
적분 제어 시간을 늘리거나 줄임에 따라,, 결과가 어떻게 되는지 궁금합니다..
P값은 반응속도로 좀 이해하기 수월하였는데, I값은 시간 상수를 늘이고 줄임에 따라 PV와 SV간의 어떠한 결과가 달라지는 지 좀 궁금합니다.
감사합니다!
과거의 PV값의 변화가 많이 발생될 경우에는 I값(시간)을 늘일 경우 PV값이 SV값에 도달하는 시간이 늘어날것입니다.
반대로 I값의 작게 할경우 과거의 평균치의 제어기 출력값의 변화가 많기 때문에 PV값의 헌팅이 계속적으로 발생될수 있습니다.
위는 간단한 예일 뿐이고 I값에 따라 PV와 SV값의 결과는 딱히 정해진게 없습니다.
제어구성에 따라 다양한 결과가 나옵니다.
동영상을 한번더 보시고 기본적인 PID개념을 먼저 이해하시는 것이 좋을 듯 합니다.
감사합니다.
@@user-qm2om4ik2m감사합니디
선생님 죄송하지만 그래프에서 온도펀차를 설명하실때 20도기준 sv곡선이 아래있을경우18도일때 1도를 올리기위해 밸브궤도율은 10%인데 SV곡선이 위에 있는 22도의경우 SV값 20도를 맞추기위해 밸브출력값이 50% 라고 말씀하셨는데 18도 22도 에서 각각 1도씩 변화시킨다면 곡선이 위에있던 아래에 있던 밸브는 똑같이10% 출력 아닌가해서요 ㅠ 그리구 p값이 높을수록 1도 변화시 밸브궤도율이 4%까지 낮아지는데요 낮아지면 SV값에 근접하지 못하는 그래프가나오는데 이해가 잘 안갑니다 밸브궤도율이 낮을수록 미세하게 온도조정이 되는거 같아서요 질문이 많아서죄송합니다 ㅠ
0~50도의 20%의 비례대를 설정하였을때 제가 설정값 SV가 20도일떄 30%의 밸브 출력이 나오면 이것을 기준으로 온도가 1도 내려가면 당연히 20%로 내려가고 20도 기준으로 1도 온도가 올라가면 40%의 밸브가 열리게 되는 것입니다. 제어기는 어떤 기준이 없으면 제어를 할수 없기에 설정값 SV를 20도에 설정하고 이때 30%의 출력이 나온다고 가정을 한 것입니다.
이것을 기준으로 비례대를 설정하고 온도의 변화에 따라 출력값이 변화하는 것을 설명드린 것입니다.
동영상에서 열교환기를 기준으로 1도 변화시 4%의 밸브의 출력이 나오는 것과 10%의 출력이 나오는 것은 열교환의 효율이 다를수 밖에 없습니다.
비례대를 크게해서 온도 1도 변화시 4%씩 밸브를 열어 공급되는 양이 열교환해서 공급온도를 맞출수 없는 정도가 되면 설정값까지 도달하지 못하게 되는 경우입니다.
이것이 동영상에서 잔류편차가 발생되는 상황입니다.
잔류편차가 발생이 되면 비례대를 작게해서 1도변화시 공급되는 밸브 %를 올려주면 설정값까지 도달하겠지만 헌팅이 발생될 것입니다.
동영상에 설명드린 내용 그대로 입니다.
@@user-qm2om4ik2m 감사드립니다 선생님 꾸벅 바쁘실텐데 감사합니다 🙇 좋은하루 되세요~~ 🎁🎁
비례적분에서 T값을 늘리면 PV값이 SV값과 거의 동일해지는 시간이 길어진다고 이해해도 되나요??
반대로 T값을 너무 줄이면 PV값이 헌팅이 심해질수 있는거죠?
꼭 그렇지만은 않습니다. 동영상에서 언급한 바와 같이 적분제어는 과거의 T시간동안 출력값을 적분하여 평균치의 실시간으로 출력을 내보낸다고 했습니다.
따라서 적분시간이 길어진다 하더라도 PV=SV가 되는 출력값이 그전에 발생될수 있는 여지가 있습니다.
현덕님이 말씀하신 경우는 PV값의 헌팅이 주기적으로 크게 발생이 될 경우에만 그렇습니다.
잔류편차가 발생시에는 I값을 줄인다 하여도 헌팅이 발생이 되지 않을수 있으며 PV값의 헌팅이 적을시에도 T시간이 길어진다고 PV=SV값이 길어진다고도 볼수 없기 때문입니다.
@@user-qm2om4ik2m 정말 감사합니다 ㅎㅎ PID제어 참 어려운 분야인것같습니다 ㅜㅜ 그래도 잘 알려주셔서 감사합니다
P값이 높은것과 낮은것이 설명이 반대로 된거 아닌가요??
피드백 시스템에서 적용할 값을 계산할때 Error(목표치와의 차이) = (Ref(목표치) - Feed(실제치)) * Kp 를 제어기에서 곱하는데 P값이 높으면 적용되는 값(시스템 변화) 도 큰폭으로 적용될것이고 그럼 @10:54 에 나온 그래프가 아닌 @7:50초에 설명하시고 계신 그래프가 반대로 된것 아닌가 싶습니다
P 비례대는 동영상에서 말씀드린대로 제어기를 동작시키기 위한 범위를 설정하는 것입니다. %로 구성이 된다고 말씀 드렸습니다.
즉 제어의 범위가 낮으면 PV의 변화에 따른 출력값이 크고, 제어범위가 높으면 출력값이 적을수 밖에 없습니다. 따라서 동영상에서 설명드린 변화에 따른 출력값이 크면 헌팅이 발생되고 적으면 잔류편차가 발생되는것은 당연한 논리입니다.
케빈님이 적용하신 부분에 대해 생각을 해보았습니다. 오차=SV-PV는 맞습니다. 하지만 여기에 제어기의 P값을 적용하는 것 비례대의 개념에 시간을 적용시켜 P값이 높으면 설정값이
도달하는 시간이 길어진다는 것과 혼동하고 계시지 않나 싶습니다.
동영상을 참고로 P에 대한 개념을 정립하시고 수식을 이해하려고 노력하시는 것을 좋을 것으로 사료됩니다.
감사합니다.
저도 잘 이해가 안갑니다. 비례대랑 PB의 개념이 다른건가요 ? PB가 높으면 출력도 커지며 오버슈팅과 발산의 문제를 가지고 있는것이 아닌가요? 서칭을 해도 P상수가 높아지면 오버슈팅의 문제가 나온다고 해서 헷갈리네요
@@user-ii3zd9kr8d 비례대가 PB입니다. 동영상에서 설명드린바와 같이 개념을 이해해주시기 바랍니다. 비례대는 센서의 제어하는 범위를 지정하는 것입니다.
범위가 낮으면 변화값에 따른 출력이 커지고, 크면 작아지는게 당연한 논리입니다.
변화에 따른 출력이 커지면 당연히 헌팅이 발생될 소지가 많고, 크면 잔류편차가 발생될수 있습니다.
이것은 다르게 생각할수 있는 문제는 아니라고 생각이 들며, 반준형님께서 한번더 개념을 생각해 주시고 이해해 주시면 감사하겠습니다.
@@user-qm2om4ik2m 혹시 Kp (비례상수)랑 PB는 다른 개념인건가요?
@@user-ii3zd9kr8d 비례상수는 비례감도입니다. PB(비례대)와는 다른 개념입니다.
적분제어 설명부분이 이해가
잘않됩니다 예를 들어 설명
함이 이해도를 높이겠습니다
적분동작은 과거 일정시간동안의 변화치를 제어기가 기억해서 적분하여 최적의 평균값 출력을 보내주는 방식입니다.
예를 들어 300초동안의 적분시간을 설정했을때 시간의 흐름의 변화치를 과거 300초간의 변화치만을 제어기가 기억 연산하여 계속적으로 출력을 보내주는 방식이라고
이해하시면 될 것으로 사료됩니다.
적분동작은 과거, 기억, 연산, 출력 이 4가지 단어로 함축 될 수 있습니다.
감사합니다
어느 업종에 종사하시는지 모르겠습니다.
저는 정유, 석유화학, 폴리머 업종에 자동화시스템 관련 근무하고 있습니다. 저도 내년에 정유, 석유화학, 폴리머 공정에서의 PID Tuning에 대한 책을 내는 것이 계획입니다.
강의 영상은 PID Tuning 이해에 대해 별로 도움이 되지 않는 것 같습니다.
너무 이론적인 부분에 대해 설명하시는 것 같고 실질적인 PID Tuning에 대한 설명은 없는 것으로 보입니다.
내년에 책을 낼 예정입니다. 제목은 "정유, 석유화학, 폴리머 공정에서의 PID Tuning" 입니다.
저는 자동제어와 전기관련 업종을 20년 이상 근무하고 있습니다.
PID튜닝은 제어기기에 따라 변수가 많은 부분입니다.
PID개념을 알아야 PID튜닝을 어떻게 해야 하는지 알기에 기초적인 부분을 설명을 드린것입니다.
실무적인 PID튜닝은 장비별 환경별로 다양한 변수가 있기 때문에 모든걸 설명을 드리지는 못합니다.
저는 개념을 설명을 드린것이지 장비별 PID튜닝까지는 제가 알 수 있는 부분이 아닌 것 같습니다.
@@user-qm2om4ik2m 어떤 설비나 공정에 대해 PID Tuning 하시는지요?
저는 정유사에서 계장부서에 28년째 근무 하고 있습니다. 정유 공정 외에 석유화학 및 폴리머 공정의 자동화 설비를 담당하고 있습니다. 제가 담당하는 PID Tuning 분야는 정유, 석유화학, 폴리머 공정 Process Control이고, 주로 DCS에서 PID Tuning을 합니다.
PID Tuning에 대해 이해하기 쉽게 책을 쓰는 것이 계획입니다.
제가 보기에는 설명하신 내용이 PID Tuning에 대해 지식이 약한 분들은 이해가 어려울 것으로 생각됩니다.
@@user-tn1gf5lx2t 책까지 쓰신다고 하니 저보다 훨씬 전문적인 지식을 갖고 있을 것이라 사료됩니다.
PID튜닝에 대한 지식을 폭넗게 사용하고 쉽게 이해할 수 있는 좋은 책이 쓰시길 바라겠습니다.
감사합니다.
@@user-qm2om4ik2m 네, 저는 정유, 석유화학, 폴리머 공정에서의 PID Tuning에 대해서 쉽게 이해하고 실질적인 Tuning 부분에 대해 잘 써 보도록 하겠습니다.
내년부터 쓰기 시작해서 6개월 정도 생각하고 있습니다.
저도 계장 관련해서 유튜버를 해 보고 싶은데 회사에서 좋아하지 않을 것 같아 퇴직하면 하는 것을 계획으로 하고 있습니다(책은 내도 괜찮다는 의견을 올 해 받았습니다).
PID Tuning은 정유등 산업 외에 전자, 로보트 산업 등도 있으니 그 쪽 분야는 저는 경험이 없는데 잘 아시면 책도 내 보시고 등 추천되지 않을까 생각되는군요.
국내에는 PID Tuning에 대해 잘 정리된 서적이 없는 것 같습니다.
대학 교수들 쓴 책들은 너무 이론적인 부분만 다루고 있어 실제 산업에 적용은 불가하고, 최근 나온 책도 외국서적 번역하여 출간하는 수준이더군요.
국내에는 계장관련 정리되어 있는 서적이 전무한 수준으로 생각됩니다.
향후 시간 허용하는 범위 내에서 한권 한권 써 간다는 게 계획입니다.
읽어보고 싶네요