NYU - 화학공학부 학생들의 최신 PID 시뮬레이션 애플리케이션 개발 사례
학생들의 실제 공학 문제 해결 역량 증진
“기존 학생들에 의하면 Simulink Onramp와 Control System Design with Simulink 같은 자기 주도형 온라인 교육과정은 제어 시스템을 처음부터 새로 구축해 본 경험이 없는 학습자에게 매우 유용합니다. 저는 학생들이 PID 시뮬레이션 애플리케이션 부문의 캡스톤 프로젝트를 준비할 수 있도록 이 교육과정을 전부 추천했습니다.”
주요 성과
- Simulink Onramp를 통해 공학부 학생이 산업 및 연구 환경에서 공정 장비를 실제로 조작할 준비를 마치도록 지원
- 시뮬레이션이 어떻게 조정 과정을 간소화하여 더 나은 결과를 수동 조정보다 훨씬 빠르게 생성하는지를 Simulink로 학생들에게 입증
- 시뮬레이션 소프트웨어상의 교육으로 학생에게 포괄적인 실습 과정을 제공하여 공학 이론에 대한 이해 증진
PID 제어를 통해 제어되는 시스템의 응답을 보여주는 사용자 인터페이스.
NYU Tandon School of Engineering의 화학공학 프로그램은 학생들이 실제 엔지니어링 문제를 해결할 수 있도록 실질적인 조작 기술을 교육한다는 목표를 두고 있습니다. 화학공학 단위 조작 실습 교육과정은 이 목표를 달성하는 데 있어서 중요한 역할을 합니다. Xin Wang 교수가 지도하는 이 교육과정에는 한 모듈이 포함되어 있는데, 이 모듈에서 고학년의 화학공학부 학생들은 흐름 제어 실험을 위한 PID 제어를 개발해야 합니다.
최신 시뮬레이션 소프트웨어가 공정을 간소화하는 방법을 완전히 이해하고 확인하기 위해, 학생들은 먼저 시스템 식별 실험을 수행하여 지연 시간, 시정수, 프로세스 이득 같은 FOPDT(First-Order Plus Dead-Time) 모델의 파라미터를 수동으로 추정합니다. 그런 다음에는 식별된 모델의 PID 제어기를 설계하고 수동으로 조정합니다. 마지막으로는 내장된 PID 조정기 앱으로 구동되는 사용자 친화적 애플리케이션의 설계 방법을 학습합니다. 이 앱을 통해 학생들은 실제 데이터로부터 FOPDT 모델을 추정하고 PID 제어기를 추정된 모델에 맞게 조정할 수 있습니다. 학생들은 앱으로 PID 제어기를 자동 조정할 수 있도록 Simulink®의 빈 템플릿에서 작업을 시작하여 단계별 지침에 따라 피드백 제어 시스템의 블록 다이어그램을 구축합니다.
그러나 많은 학생들이 직면하는 주된 문제는 제어 시스템의 시뮬레이션을 설계하고 구축하는 데 있어서 포괄적인 경험이 부족하다는 것입니다. 이들은 PID 블록에 입력할 제어 파라미터의 값을 정하는 방법과 흐름 제어 시스템의 실제 상태를 반영할 블록 설정의 식별 방법에서 혼란을 겪는 경우가 많습니다. Simulink Onramp와 Control System Design with Simulink 같은 자기 주도형 온라인 교육과정은 이러한 문제를 명확히 밝히고 해결하는 데 도움이 됩니다. 이러한 교육과정 외에도 학생들은 문서를 통해 특정 블록의 구문과 기능에 대한 궁금증을 해결하기도 합니다.
Wang 교수는 앞으로 모델 예측 제어와 같은 새로운 제어 전략을 모듈에 통합해서 학생들의 실습을 지원한다는 목표를 세웠습니다.
