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목차

[표제지 등]=0,1,2

제출문=0,3,1

요약문=i,4,5

Summary=vi,9,3

Contents=ix,12,4

목차=xiii,16,4

그림목차=xvii,20,4

표목차=xxi,24,1

제1장 서론=1,25,5

제2장 국내외 기술개발 현황=6,30,5

제3장 규칙기반 방식 고장검출 및 진단 연구=11,35,1

제1절 공조기 성능평가규칙(APAR) 고장검출 및 진단 연구=11,35,1

1. 연구목적=11,35,1

2. 공조기 전문가 규칙=11,35,2

가. 운전모드=12,36,3

나. 전문가 규칙=14,38,2

다. 난방 모드(Mode 1)=15,39,2

라. 외기냉각 모드(Mode 2)=16,40,2

마. 외기댐퍼 완전개도 상태의 기계적 냉방 모드(Mode 3)=17,41,2

바. 외기댐퍼 최소개도 상태의 100% 기계적 냉방 모드(Mode 4)=18,42,2

사. 미지의 거주 모드=19,43,2

아. 모든 거주 모드=20,44,1

자. 모드 변경=20,44,6

차. 운전과 설계자료=25,49,2

카. 고장검출과 진단의 허용도=26,50,2

3. 관리도 이용 가변풍량기 고장검출 기술=27,51,1

가. 가변풍량기 성능평가 제어차트(VPACC)=27,51,3

나. 시스템 개요=29,53,2

다. 가변풍량기를 위한 Cusum 관리도=30,54,3

제2절 분류형 규칙기반 방식 고장검출 및 진단 알고리즘=32,56,1

1. 연구목적=32,56,1

2. 연구방법=32,56,5

3. 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단 알고리즘=37,61,1

가. 데이터 수집방법=37,61,6

나. 모드 선정방법=43,67,1

다. 모드 1(Mode 1)의 고장검출 및 진단방법=43,67,3

라. 모드 2(Mode 2)의 고장검출 및 진단방법=45,69,2

마. 모드 3(Mode 3)의 고장검출 및 진단방법=46,70,3

바. 모드 4(Mode 4)의 고장검출 및 진단방법=48,72,2

4. 방향성 검출방식 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단 알고리즘=49,73,2

가. 데이터 수집방법=50,74,1

나. 모드 선정방법=50,74,2

다. 모드 1(Mode 1)의 방향성 검출방식 고장검출 및 진단방법=51,75,3

라. 모드 2(Mode 2)의 방향성 검출방식 고장검출 및 진단방법=53,77,8

마. 모드 3(Mode 3)의 방향성 검출방식 고장검출 및 진단방법=60,84,1

바. 모드 4(Mode 4)의 방향성 검출방식 고장검출 및 진단방법=60,84,4

제3절 인공기후 실험동을 이용한 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단의 실험적 연구=63,87,1

1. 인공기후 실험동의 실험방법=63,87,2

2. 인공기후 실험동의 실험결과=64,88,1

가. 모드 1 조건의 고장진단 실험결과=64,88,7

나. 모드 3 조건의 고장진단 실험결과=70,94,7

다. 모드 4 조건의 고장진단 실험결과=77,101,6

3. 인공기후 실험동의 실험 분석=82,106,2

제4장 고장진단 시뮬레이터 제작 및 실험적 연구=84,108,1

제1절 개요=84,108,1

1. 제작 시방=84,108,1

2. 시뮬레이터 본체=85,109,1

3. 공조시스템=85,109,2

4. 자동제어 시스템=86,110,1

가. 시스템의 운전조건과 및 요구사항=86,110,1

나. 계통상의 고려사항=87,111,1

다. 제작상의 고려사항=87,111,1

라. 하드웨어의 구성=87,111,2

제2절 시뮬레이터 제작=89,113,1

1. 시뮬레이터 본체=89,113,1

2. 공조시스템=89,113,1

가. 개요=89,113,3

나. 공조시스템 제작=92,116,8

3. 자동제어 시스템=100,124,1

가. 개요=100,124,1

나. 모니터링시스템의 구성=100,124,14

제3절 고장진단 시뮬레이터를 이용한 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단의 실험적 연구=113,137,2

1. 고장진단 실험용 시뮬레이터의 실험방법=114,138,3

2. 고장진단 실험용 시뮬레이터의 실험결과=116,140,1

가. 모드 2 조건의 고장진단 실험결과=116,140,16

나. 모드 4 조건의 고장진단 실험결과=132,156,4

3. 고장진단 실험용 시뮬레이터의 실험 분석=135,159,10

제5장 건물 공조시스템의 최적제어=145,169,1

제1절 개요=145,169,1

제2절 열펌프시스템의 모델링 및 제어=146,170,1

1. 열펌프 제어시스템의 구성=146,170,1

가. 실내기 제어 알고리즘=147,171,3

나. 실외기 제어 알고리즘=149,173,3

다. 가스엔진 제어알고리즘=151,175,2

라. 제어시스템 개발을 위한 접근방인=152,176,2

2. 열유체 시스템 모델링=153,177,1

가. GHP 냉방모드 동특성 모델링=153,177,5

나. GHP 제어 알고리즘=158,182,1

다. 실시간 시뮬레이션 결과=158,182,5

3. 고저차, 장배관 압력손실 모델링=163,187,1

가. 이론적 배경=163,187,3

나. 배관손실 모델링=166,190,1

다. R-22 냉매선도 Curve Fitting=166,190,1

제3절 열환경 챔버 온도제어=167,191,1

1. 개요=167,191,1

가. 연구배경 및 목적=167,191,1

나. 열환경 챔버 및 제어시스템 구성=167,191,4

2. 동특성 시험=170,194,1

가. 제어시스템의 구성=170,194,1

나. 제어알고리즘 개선을 위한 접근방법=171,195,2

다. 플랜트 동특성 파악시험=172,196,2

라. 동특성 파악시험 결과 분석=173,197,6

3. 제어기 설계=179,203,1

가. PID 제어=179,203,3

나. PLC 내 PID 함수블록의 구조=181,205,2

다. 제어성능 시뮬레이션=183,207,3

라. 시뮬레이션을 통한 성능 비교=185,209,4

4. 제어성능 검증시험=189,213,1

가. 실험적 검증을 통한 제어기 설계=189,213,5

나. 냉온수코일 동시제어의 문제점=193,217,3

제6장 결론=196,220,2

참고문헌=198,222,3

서지정보양식=0,225,2

그림목차

[그림 3-1] 공조기의 작동 모드별 밸브와 댐퍼의 개도=13,37,1

[그림 3-2] 공조기의 제어를 위한 순차적 제어 로직=14,38,1

[그림 3-3] 고장 단계를 나타내는 Cusum 제어차트=28,52,1

[그림 3-4] 재열석 단일닥트 방식 Pressure-Independent 가변풍량기의 개략도=29,53,1

[그림 3-5] 실내온도 기준의 단일닥트 Pressure-Independent 가변풍량기의 댐퍼와 밸브제어 신호=30,54,1

[그림 3-6] 인공기후 실험동=33,57,2

[그림 3-7] 고장진단 실험용 시뮬레이터=35,59,1

[그림 3-8] 인공기후 실험동의 공조기 시스템=36,60,1

[그림 3-9] 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단 알고리즘의 순서도=38,62,5

[그림 3-10] 방향성 검출방식 분류형 규칙기반 고장검출 및 진단 알고리즘의 순서도=55,79,5

[그림 3-11] Rtd 온도센서의 고장을 위한 회로 구성도=64,88,1

[그림 3-12] 인공기후 실험동 정상상태 실험결과 (모드 1)=65,89,1

[그림 3-13] 인공기후 실험동 Toa(+4°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=67,91,1

[그림 3-14] 인공기후 실험동 Toa(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=67,91,1

[그림 3-15] 인공기후 실험동 Tma(+4°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=68,92,1

[그림 3-16] 인공기후 실험동 Tma(-4°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=68,92,1

[그림 3-17] 인공기후 실험동 Tra(+4°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=69,93,1

[그림 3-18] 인공기후 실험동 Tra(-4°C) 고장 모사 실험결과 (모드 1)=69,93,1

[그림 3-19] 인공기후 실험동 정상상태 실험결과(모드 3)=71,95,1

[그림 3-20] 인공기후 실험동 Toa(+3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=74,98,1

[그림 3-21] 인공기후 실험동 Toa(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 3)=74,98,1

[그림 3-22] 인공기후 실험동 Tma(+3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 3)=75,99,1

[그림 3-23] 인공기후 실험동 Tma(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 3)=75,99,1

[그림 3-24] 인공기후 실험동 Tra(+3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 3)=76,100,1

[그림 3-25] 인공기후 실험동 Tra(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 3)=76,100,1

[그림 3-26] 인공기후 실험동 정상상태 실험결과(모드 4)=77,101,1

[그림 3-27] 인공기후 실험동 Toa(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=79,103,1

[그림 3-28] 인공기후 실험동 Toa(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=79,103,1

[그림 3-29] 인공기후 실험동 Tma(+3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=80,104,1

[그림 3-30] 인공기후 실험동 Tma(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=80,104,1

[그림 3-31] 인공기후 실험동 Tra(+3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=81,105,1

[그림 3-32] 인공기후 실험동 Tra(-3°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=81,105,1

[그림 4-1] 시뮬레이터 본체의 설계도=90,114,1

[그림 4-2] 시뮬레이터 본체의 외형=91,115,1

[그림 4-3] 시뮬레이터 공조설비 상부 덕트 설계도=94,118,1

[그림 4-4] 시뮬레이터 공조설비 하부 덕트 설계도=95,119,1

[그림 4-51 공조시스템 덕트=96,120,1

[그림 4-6] 냉방용 압축기와 응축기=96,120,1

[그림 4-7] 냉방코일 및 난방코일=97,121,1

[그림 4-8] 급기팬 및 배기팬=97,121,1

[그림 4-9] 팬의 회전수 제어용 인버터=98,122,1

[그림 4-10] 댐퍼 구동기=98,122,1

[그림 4-11] 덕트 내부에 설치된 온도센서=99,123,1

[그림 4-12] 실험실 공간 내부에 설치된 온도센서=99,123,1

[그림 4-13] Plantscape Vista 시스템의 구성=101,125,1

[그림 4-14] 시뮬레이터 제어 메인 화면=102,126,1

[그림 4-15] 시뮬레이터 경향 감시 화면=102,126,1

[그림 4-16] Quick Builder 구성 화면 예=103,127,1

[그림 4-17] 시뮬레이터 Plc 제어시스템=104,128,1

[그림 4-18] Plc의 Analog Input(Rtd)=108,132,1

[그림 4-19] Plc의 Analog Output=109,133,1

[그림 4-20] Plc의 Digital Input=110,134,1

[그림 4-21] Plc의 Digital Output=111,135,1

[그림 4-22] Hybrid Control Designer 로직=112,136,1

[그림 4-23] 서버 스테이션 콘솔=113,137,1

[그림 4-24] 고장진단 실험용 시뮬레이터의 구성=115,139,1

[그림 4-25] 시뮬레이터 정상상태 실험결과 (모드 2)=121,145,1

[그림 4-26] 시뮬레이터 Toa(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=122,146,1

[그림 4-27] 시뮬레이터 Tma(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=123,147,1

[그림 4-28] 시뮬레이터 Tma(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=124,148,1

[그림 4-29] 시뮬레이터 Tra(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=125,149,1

[그림 4-30] 시뮬레이터 Tra(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=126,150,1

[그림 4-31] 시뮬레이터 Troom_Temp(+20°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=127,151,1

[그림 4-32] 시뮬레이터 Troom_Temp(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=128,152,1

[그림 4-33] 시뮬레이터 Troom_Temp(+5°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=129,153,1

[그림 4-34] 시뮬레이터 Troom_Temp(-5°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=130,154,1

[그림 4-35] 시뮬레이터 Troom_Temp(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 2)=131,155,1

[그림 4-36] 시뮬레이터 정상상태 실험결과 (모드 4)=136,160,1

[그림 4-37] 시뮬레이터 Toa(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=137,161,1

[그림 4-38] 시뮬레이터 Toa(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=138,162,1

[그림 4-39] 시뮬레이터 Tma(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=139,163,1

[그림 4-40] 시뮬레이터 Tma(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=140,164,1

[그림 4-41] 시뮬레이터 Tra(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=141,165,1

[그림 4-42] 시뮬레이터 Tra(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=142,166,1

[그림 4-43] 시뮬레이터 Troom_Temp(+10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=143,167,1

[그림 4-44] 시뮬레이터 Troom_Temp(-10°C) 고장 모사 실험결과 (모드 4)=144,168,1

[그림 5-1] 가스엔진 구동 열펌프 시스템 구조=146,170,1

[그림 5-2] 열펌프 제어 알고리즘 별 성능비교=149,173,1

[그림 5-3] 냉방모드 냉매사이클 정상상태 유지를 위한 제어기기와 열역학적 상태량과의 관계=150,174,1

[그림 5-4] Ghp용 가스엔진 제어 입출력 구성도=152,176,1

[그림 5-5] 압축기의 P-V 다이어그램=154,178,1

[그림 5-6] 가스 헤더에서 Heat And Mass Balance=156,180,1

[그림 5-7] 압축기 입구에서 냉매압력 PL을 제어하기 위한 흐름도=159,183,1

[그림 5-8] Ghp 제어의 블록 다이어그램=160,184,1

[그림 5-9] Ghp 시뮬레이션 결과=161,185,2

[그림 5-10] 배관 압력손실이 실내기 팽창밸브 입구 냉매상태 및 과열도 제어에 미치는 영향=164,188,1

[그림 5-11] R-22 냉매에 배관 압력손실을 고려한 겅우의 T-S 선도(굵은 선은 응축기 출구의 과냉도 5도 상태를 나타내고 사선은 3기압의 압력손실과 배관 열유입으로 팽창밸브 입구상태가 포화액 근처가 된 상황을 나타냄)=165,189,1

[그림 5-12] 열환경 챔버 구성=168,192,1

[그림 5-13] 열환경 챔버 제어 알고리즘 블록선도=170,194,1

[그림 5-14] 제어 성능 개선을 위한 Feedforward 기능의 추가 알고리즘=171,195,1

[그림 5-15] 열흐름 개념도=173,197,1

[그림 5-16] 챔버 A의 스텝 응답(가열) : G(s) ＝ (42.1-22)/(60*(1200 s+1))=176,200,1

[그림 5-17] 챔버 A의 스텝 응답(냉각) : G(s) ＝ (22-13.2)/(60*(2100 s+1))=176,200,1

[그림 5-18] 챔버 B의 스텝 응답(가열) : G(s) ＝ (22-13.1)/(60*(2100 s+1))=177,201,1

[그림 5-19] 챔버 B의 스텝 응답(냉각) : G(s) ＝ (22-13.1)/(60*(2100 s+1))=177,201,1

[그림 5-20] 챔버 C의 스텝 응답(가열) : G(s) ＝ (44-22)/(60*(4000 s+1))=178,202,1

[그럼 5-21] 챔버 C의 스텝 응답(냉각) : G(s) ＝ (22-12.3)/(60*(2100 s+1))=178,202,1

[그림 5-22] Plc Pid_I 함수블럭 구조=182,206,1

[그림 5-23] 시뮬레이션을 위한 Simulink 블록 다이어그램=183,207,1

[그림 5-24] Pid 설정에 대한 제어성능=186,210,1

[그림 5-25] Ti와 Td에 대한 제어성능=187,211,1

[그림 5-26] 본 연구에서 제시하는 최적 설계안=188,212,1

[그림 5-27] 스텝 응답(Step Response): 챔버 A(가열)=191,215,1

[그림 5-28] 스텝 응답(Step Response): 챔버 A(냉각)=191,215,1

[그림 5-29] Pid 튜닝과 Hardware 수정에 따른 챔버 A의 제어성능=192,216,1

[그림 5-30] K는 10.25 및 T₁가 410Sec인 경우에 대한 챔버 A의 제어성능=192,216,1

[그림 5-31] 온수코일과 냉수코일에 대해 Dual Control하는 챔버 E의 제어시험 예=194,218,1

표목차

(표 2-1) 국내 지능형 건물 기술 개발현황=9,33,1

(표 2-2) 국내외 기술의 비교=10,34,1

(표 3-1) 공조기를 제어하기 위한 진단규칙=22,46,1

(표 3-2) 공조기 진단규칙을 만족하는 변수들=23,47,1

(표 3-3) Apar 방식에서 각 규칙을 만족시킬 수 있는 고장 맵=24,48,1

(표 4-1) 공조설비의 사양=93,117,1

(표 4-2) Hc900 I/O Arrangement ＆ Configuration=105,129,1

(표 4-3) 서버 스테이션 사양=112,136,1

(표 5-1) 챔버 A, B, C의 측정된 Transfer Functions=175,199,1

(표 5-2) 칼로리미터 챔버 A, B, C의 Pid Parameter 튜닝 원래값 (Intouch Panel)=184,208,1

(표 5-3) PID 설계의 예=185,209,1

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