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분산 및 계층적 모델예측제어

전문가 제언: ○ 컴퓨터를 이용한 제어개념은 1960년대 중반부터 프로세스제어 분야에 도입되기 시작하고 초기의 컴퓨터를 이용한 제어개념은 1970년대 중반까지 한 대의 컴퓨터에 의한 DDC(Direct Digital Control)시스템과 현장 아날로그 연결에 의한 제어방식이 주종을 이루었다. DCS는 DDC의 단점을 보완하기 위하여 하나의 중앙처리 장치를 여러 개의 적은 중앙처리 장치로 나누어 기능별로 분리하고 작은 용량의 중앙처리 장치를 갖는 각각의 컴퓨터를 통신 네트워크로 연결시켜 전체 시스템을 구성하도록 되어 있으며 1975년에 탄생하였다.

○ 이러한 DCS(Distributed Control System)의 기본 특성은 프로세스제어기능을 여러 대의 컴퓨터에 분산시켜서 신뢰성은 향상되고 이상 발생 시 그 파급효과를 최소화시키며 프로세스 정보처리 및 운전되고 분산 설치된 컴퓨터들의 관리기능 등은 중앙의 주 컴퓨터(DOC, distributed operate console)에 집중화하여 자료처리 및 운영관리를 원활하게 하는 것이다. 즉, DCS는 기능의 분산과 정보의 집중이라는 두 가지 특징 사이에서 균형을 유지하면서 개발되었다.

○ 계층제어 시스템(hierarchical control system)은 제어시스템 구조의 한 형태로서 각 요소가 트리형태로 노드에 연결되어 있다. 수행할 명령, 태스크 및 목표가 상위 노드에서 하위 노드로 수행된다. 노드는 하위 층과 메시지를 교환한다. 이 제어시스템의 특징은 각 상위층은 바로 하위층보다 장기간 플랜과 수행시간을 갖고 있고 하위층은 태스크, 목표 및 감지능력을 갖고 상위층에 의해 계획되고 조정된다.

○ DCS에 적용되는 기존 PID제어(Proportional, Integrated and Derivative Control Systems)는 종종 프로세스 오프세트(offset)로 문제가 발생된다. 이러한 기존 제어계통의 문제점을 해결하기 위해 프로세스의 동적 특성에 기반한 제어계통의 모델링으로 프로세스의 거동을 예측함으로써 계통을 더욱 빠르고 안정되며 효율적으로 제어할 수 있다. 그러나 이러한 모델예측제어(MPC, Model Predicted Control)에서는 적용되는 프로세스의 파라미터 값을 정확하게 아는 것이 플랜트의 최적제어를 위한 하나의 요소가 될 것이다.

저자: Riccardo Scattolini
자료유형: 학술정보