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전공 관련 (Major)76

[BMS] SOC - State of Charge 도입 BMS ( Battery Management System )에서 모니터링하는 요소들이 여러 가지가 존재하였습니다. BMS - Battery Management System ( 배터리 관리 시스템 ) 도입 2014년 미국 네바다 주에 착공을 하여 테슬라는 기가팩토리를 만들었다. 전기자동차(EV)에 대한 테슬라 리튬 이온 셀 모듈, 셀 팩, 모터, 드라이브 유닛 등을 생산하기 위해서다. 2018년 기준으 domybestinlife.tistory.com 그중에 한 요소로써 SOC ( State of Charge )는 배터리의 충전상태를 의미하는데 기본적으로 배터리는 입력(전류) 및 출력(전압) 관계를 가지는 하나의 시스템으로 생각할 수 있습니다. 그리고 배터리는 온도에 따라서 시스템의 활성이 달라지는데 .. 2023. 1. 26.
제어공학 - PID 제어 PID 제어는 매우 막강한 제어 방법 중 하나입니다. 보통 시스템에서 출력이 아래와 같을 때 Overshoot가 지나치게 발생할 수도 있으며, 목표치가까지 Settling time이 길 수도 있으며, 또한 최종 도달 값이 목표치와 차이가 존재하는 Steady-State Error가 존재할 수도 있습니다. 이전의 글에서 우리는 System Type이 증가할수록 오차를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 보았습니다. 수많은 제어기 설계를 진행하면서 시행착오를 겪은 결과 사람들은 `Integral Control (적분 제어)`가 상당히 잔존하는 에러 (bias offset)를 잘 제거할수있다는 것을 보았습니다. 또한 Overshoot와 같은 dynamic 한 신호의 response에 대처하기 위해 `Deriva.. 2023. 1. 1.
제어공학 - Poles and Zeros (극점과 영점) Recap 시스템의 전달 함수 (Transfer function)를 라플라스 변환을 통해서 얻을 수가 있었습니다. 그리고 전달 함수의 분모, 분자를 우리는 다항식 및 인수분해 형태로 표현을 할 수가 있습니다. 이때 z_i는 영점이라고 부르며, p_i는 극점이라고 부릅니다. Zeros 만약 s의 값이 영점값들중 하나와 동일하게 된다면 전달 함수의 분자는 0이 되어버려서 G(s) = 0이 되어버립니다. 즉, 영점에 도달하게 되면 신호 전달이 막혀버리는 (Signal transmission blocking) 현상이 발생하게 되며 주파수가 사라지게 됩니다 (Transmission zeros of the system) Poles 반대로 s의 값이 극점값들중 하나와 동일하게 된다면 분모가 0이 되어버려서 전달 함수.. 2022. 12. 29.
제어공학 - Stability (안정성) Stability 제어 시스템에서 일반적으로 `안정하다 (stable)`라는 의미는 전달 함수의 분모의 다항식 근의 실수 부분이 모두 음수 영역에 있을 때 (또는 Left Half Plane, LHP)입니다. 반대의 경우인 실수 부분이 RHP에 있을 때는 `불안정하다 (unstable)`라고 판단합니다. σ > 0, s의 실수부분이 LHP에 위치하므로 Stable (수렴) σ Unstable (발산) σ = 0, s의 실수부분이 0을 가지며 허수 축에 위치함 (중근이 아닐 경우) -> Neutrally stable (or unstable), 진동함 각.. 2022. 12. 29.
제어공학 - 제어 (Control)와 관련한 기타 지식 해석 함수 (Analytic Function) 정의: 어떤 함수와 그 함수의 모든 도함수가 s평면의 어떤 영역에서 존재할 시, 그 함수는 그 영역에서 해석 함수이며 해석적 (Analytic)이라고 한다. 좀 더 들어가 보면 해석 함수는 무한히 미분이 가능하며 임의의 함수 F의 테일러급수 (Tayler Series) 값이 결국 F에 수렴할 때를 의미합니다. 만약 그렇지 않다면 `비 해석적` 함수라고 부릅니다. 우리가 무엇인가의 현상의 변화를 예측하거나 해석을 위해서는 현상을 설명하는 함수가 반드시 미분가능하며 연속적이어야만 가능합니다. 때문에 제어의 영역에서도 최적제어를 위해서는 반드시 smooth 하다는 Analysis가 되어야 하며 이때 analytic 했는지 아닌지를 판별합니다. 전달 함수 (Tran.. 2022. 12. 29.
제어공학 - Analysis of Feedback system (피드백 시스템 분석) - 안정도, 민감도, 추적, 조절 제어 시스템은 2가지 타입으로 나뉩니다. 바로 Open-Loop와 Closed-Loop control type이며 결과를 반영한 피드백을 줄 수 있는 것은 Closed-Loop control system입니다. 이번 포스팅에서는 피드백 시스템에 대해서 좀더 깊게 더 들어가 보도록 하겠습니다. 1) Stability (안정도) 2) Tracking (추적) 3) Regulation (조절) 4) Sensitivity (민감도) Closed-Loop control system 기본적인 Closed-Loop type의 제어 시스템은 위 그림과 같습니다. 마지막에 결괏값 Y가 다시 입력에 반영되는 형태로 되어있으며 전해질 때 Noise (V)가 같이 첨가가 되어서 올 수도 있습니다. 또한 결괏값과 입력값이 결합.. 2022. 12. 29.
제어공학 - Steady-state Error (정상상태 오차) System Input (시스템 입력) 제어 공학에서 시스템의 종류 (type)는 `degree of the polynomial that it can reasonably track`로 정해집니다. 실제로 오차가 0이 될 때까지가 아닌 오차가 남을 때까지를 이야기하며 (reasonably) 몇 차수의 다항식을 가진지에 대해서 종류가 나눠집니다. 예를 들어서 시간의 함수 f(t) = 1+t 와 같은 1차 다항식으로 input이 주어졌을 때 output이 input을 쫓아갈 수 있는 것인가를 따졌을 때, 만약 track이 가능하다면 constant error가 존재할 때 우리는 Type 1 시스템이라고 부릅니다. 그리고 2차 input인 t^2 의 입력에 대해서도 마찬가지로 추종이 가능하다면 Type 2라고 .. 2022. 12. 29.
제어공학 - Effects of Zeros and additional Poles (영점과 추가적인 극점의 영향) 2 Zero를 추가하였을 때는 상승 시간이 짧아지고, Overshoot가 커지며, Settling time에는 큰 영향이 없는 것을 관찰할 수 있었습니다. 이번에는 Zero만 추가한 상황에서 어떻게 시스템의 성능 개선을 할 것인지에 대해 이번에는 극점 (Pole)이 추가가 어떠한 영향을 주는지에 대해서 알아보겠습니다. Effects of additional Poles at the response 먼저 일반적인 2차 시스템 식에 분모에 항이 더 붙은 H(s)를 다뤄보겠습니다. 해당 전달 함수는 아래와 같은 극값을 하나 더 가지고 있으며 아래와 같습니다. 이때 α 값에 따라서 시스템의 응답 경향은 아래 그림과 같으며 α 값이 커지면 커질수록 상승 시간이 커지게 됩니다. 하지만 α = 1에 근접하면 할수록 점점 .. 2022. 11. 27.
제어공학 - Effects of Zeros and additional Poles (영점과 추가적인 극점의 영향) 1 제어기를 설계하는데 반드시 영점과 극점의 위치를 조절하면서 설계를 해야 합니다. 시스템의 응답이 너무 느릴 경우, 시스템의 상승 시간 (rise time)을 낮은 값을 가지도록 설정해야 하며 이는 곧 natural frequency값을 높여야 합니다. 시스템의 transient 상태에서 너무 과도한 overshoot가 발생했을 경우, damping의 값을 높여야합니다. 만약 transient가 오랫동안 지속되어서 settling time이 너무 오래 걸린다면, 극점을 좀 더 왼쪽으로 옮기도록 전략을 취해야 합니다. 만약 이와 같은 전략으로 해결이 되지 않았을 경우 우리는 새로운 영점 또는 추가적인 극점을 시스템에 추가합니다. 이러한 방법을 compensator design이라고 하며 이번 글에서는 추가된.. 2022. 11. 27.
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