가변속 냉동시스템의 상태공간 모델링 및 LQR 제어
- Alternative Title
- State Space Modeling and LQR Control for Variable Speed Refrigeration System
- Abstract
- The compressor variable speed (CVS) method used for control of vapor compression refrigeration system is described in detail as main target. This system is basically multi-input multi-output (MIMO) system that controls target temperature and superheat simultaneously. Many control design methods such as PID control based on a transfer function model, fuzzy control without a mathematical model, optimum control based on the state space model have been studied for dealing with the MIMO system.
The PID control method is hard to predict the control performance in a design step. Also, this method have to get each transfer function for all control variables. Even though PID controller is designed through this process, it can’t ensure optimal control performance. Therefore, it is desirable that optimum control will be applied to the MIMO system.
This paper presents mathematical modeling of an oil cooler system for optimum control based on a state space model. At first, The mathematical model of the oil cooler is built by combining dynamic model of manipulators with differential equations of heat exchangers. Next, the Taylor 1st approximation is used to linearize derived non-linear model. Also, dimension of the linearized model is reduced to design practical controller. The optimum control method on the basis of this model is designed to minimize an evaluation function that includes input energy and control error. The weighted control error matrix and input energy matrix are decided by a designer. The validity and robustness of the proposed optimum controller are reviewed by some computer simulations and real experiments.
- Author(s)
- 최도경
- Issued Date
- 2017
- Awarded Date
- 2017. 2
- Type
- Dissertation
- Keyword
- State space modeling LQR control 가변속 냉동시스템
- Publisher
- 부경대학교 대학원
- URI
- https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/13617
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002333180
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 냉동공조공학과
- Advisor
- 정석권
- Table Of Contents
- 제1장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 내용 4
제2장 냉동사이클의 CVS 제어법과 최적제어 7
2.1 냉동사이클의 CVS 제어법 7
2.2 최적제어 9
제3장 냉동사이클의 각 구성 요소별 상태공간 모델링 11
3.1 열교환기의 지배방정식 11
3.2 응축기 모델링 12
3.3 증발기 모델링 18
3.4 압축기 모델링 22
3.5 팽창밸브 모델링 23
3.6 상태방정식 모델의 선형화 24
3.7 상태방정식 모델의 저차원화 25
3.8 출력방정식 모델링 26
제4장 최적제어기 및 상태관측기 설계 27
4.1 최적제어기 설계 27
4.2 동일차원 상태관측기 설계 32
제5장 시뮬레이션 방법 및 결과 36
5.1 시뮬레이션 및 실험 장치 36
5.2 시뮬레이션 방법 38
5.3 시뮬레이션 결과 39
5.3.1 상태방정식 타당성 검증 39
5.3.2 최적제어기 타당성 검증 41
5.3.3 상태관측기 타당성 검증 50
제6장 실험 방법 및 결과 52
6.1 실험 방법 52
6.2 기동 실험 결과 53
6.3 설정값 변동 실험 결과 57
6.4 열부하 변동 실험 결과 63
제7장 최적제어와 PI제어의 성능 비교 67
7.1 PI제어 67
7.2 최적제어와 PI제어 성능 비교 69
제8장 결 론 72
참고문헌 74
Appendix 77
학술대회 발표 논문 및 학술지 게재 논문 List 122
감사의 글 123
- Degree
- Master
-
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- 대학원 > 냉동공조공학과
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