PI 제어기에서 Anti-Windup 이란?

PID 또는 PI 제어기의 I 제어기를 사용할 때는 Anti-Windup 처리를 반드시 해야한다.

Anti-Windup이란 출력이 리밋에 걸릴 때 그 차이에 따라 적분 성분을 차감하는 것이다. 만약 적분 성분을 차감하지 않으면 출력은 리밋에 걸렸는데 적분 성분은 계속해서 증가하여 거의 무한대의 값으로 증가하고, 이 때 역방향으로 제어를 하려고 하면 적분된 거의 무한대의 값에 의해 반대 방향으로 움직이지 못하고 적분 성분이 해소될 때까지 계속해서 정방향으로 움직이게 된다.

가장 단순한 Anti-Windup은 리밋에 걸릴 때 그 시점의 적분을 중지하는 방법이고 그 외에 매우 많은 방법들이 있다.

아래 그림은 가장 일반적인 Anti-Windup 방법이다. Kw는 Anti-Windup 게인 이다. 리밋에 걸리지 않았을 때는 [Kw]에 입력되는 신호는 0이고 일반적인 PI 제어기로 동작한다. 리밋에 걸렸을 때는 리밋의 차이에 Kw를 곱한 값을 적분 성분에서 차감한다. 여기서 적절한 Kw 게인을 설정하는 것이 조금 까다롭다.

어떤 자료에서는 Kw를 경험적으로 1/Kp 정도로 설정하라고 하기도 한다.