پایان نامه مانیتورینگ گسترده و هوشمند توربین بخار با استفاده از سیستم چند عامله براساس رویکردترکیب اطلاعات
چکیده:
در این پایان نامه، هدف، طراحی یک سیستم مونیتورینگ هوشمند برای تشخیص خطا بر روی سیستم توربین بخار می باشد. در ابتدا به ارائه توضیحات مختصری از توربین های بخار (انواع، قطعات، کارکرد و…) می پردازیم. در ادامه سیستم یک توربین بخار 440MW را در محیط شبیه سازی Matlab مدل نموده و رفتار حلقه بسته این سیستم را با طراحی یک کنترل پیش بین (GPC) مورد بررسی قرار می دهیم. سپس یک ساختار ANFIS برای شناسایی و تشخیص خطاهای رخ داده در سیستم طراحی می کنیم. در انتها، نتایج حاصل از طراحی این کنترلر و سیستم تشخیص خطا نشان داده شده است.
مقدمه:
بروز خطا در یک فرایند یکی از مهمترین مسائلی است که مهندسین کنترل با آن دست به گریبانند. برخی از نقص ها و عیوب بوجود آمده نه تنها از طریق کم کردن راندمان پروسه باعث زیان واحد صنعتی می شود بلکه می تواند در مواردی منجر به بروز فجایع بزرگ شود. به همین دلیل شناسایی زود هنگام این عیوب و سعی بر کنترل واحد صنعتی حتی در حضور آنها به منظور جلوگیری از قطعی کار فرایند یکی از مسائل مهم و به روز در زمینهی کنترل صنعتی به شمار می رود.
توربین بخار از واحدهای صنعتی مهم با عملکرد رفتاری پیچیده، غیرخطی و متغییر با زمان بوده که نقش بسیار کلیدی را در نیروگاههای حرارتی ایفا میکند . بروز عیب رفتاری موجب ایجاد اشکال در عملکرد عادی توربین بخار شده و چنانچه به موقع تشخیص و نسبت به رفع آن اقدامی صورت نگیرد منجر به توقف عملکرد و در نهایت ایجاد سوانح و حوادث تجهیزاتی و حتی جانی میشود. در این راستا شبکه هایی طراحی می شوند که بتوانند بستری را فراهم نمایند که الگوریتم های تشخیص خطا
بیشترین نرخ تشخیص درست را توسط آنها بدست آورند. روشهای ارائه شده نه تنها باید قابلیت تشخیص وقوع عیب در سیستم را دارا باشند بلکه باید بتوانند نوع خطا و مشخصات آنرا شناسایی نمایند.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
شناسایی و تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی یکی از مهمترین مسائلی است که مورد توجه طراحان مهندسی قرار دارد و دراین راستا سیستمهایی را طراحی میکنند که در صورت رخداد هرگونه اشکال در سیستم سریعاً این مشکل مونیتور شده و پس ازمشخص شدن منشاء آن نسبت به برطرف نمودن آن اقدامات لازم صورت پذیرد.
هدف اصلی ما در این پروژه بررسی عملکرد توربین بخار زمانیکه یک عیب در سیستم رخ داده باشد و طراحی یک سیستم تشخیص خطا میباشد. این عیب میتواند بر روی اندازه گیری سنسورهای فشار، دما و غیره که ورودیهای سیستم هستند و یا بر روی درصد باز – بسته بودن شیرهای کنترلی که خروجی سیستم هستند اتفاق بیفتد. همچنین تجهیزات اصلی توربین نیز میتوانند دچار مشکل شوند مانند گرفتگی در Extraction های توربین، خرابی درتجهیزات رطوبت گیر و غیره. در این راستا پس از مدلسازی توربین بخار و طراحی کنترلر پیش بین مناسب، یک ساختار ANFIS برای تشخیص 12 نوع عیبی که احتمال وقوع آن در توربین زیاد است پیشنهاد میکنیم.
2-1) پیشینه تحقیق
مدلسازی توربین بخار توسط جناب آقای دکتر علی چایبخش انجام شده بود. همچنین برای تشخیص خطا در سیستمهای صنعتی در مقالات مختلف ، از روشهای عصبی مانند پرسپترون چند لایه (MLP) و SOM استفاده شده است. البته بیشتر در این مقالات بر روی کلاس بندی خطاهای رخ داده در سیستمها بحث شده است.
3-1) روش کار و تحقیق
در ابتدا مدل شبیه سازی شده توربین بخار را در نظر میگیریم و خروجی این سیستم که همان توان مکانیکی میباشد را بدست میآوریم. در مرحله بعد یک کنترل پیش بین (GPC) برای این سیستم طراحی و رفتار حلقه بسته این سیستم را مشاهده میکنیم. در ابتدا Set Point سیستم را تغییر میدهیم و خروجی سیستم را مشاهده میکنیم. سپس سه نوع اغتشاش به این سیستم اعمال میکنیم و خروجی سیستم را (در یک نقطه کار مشخص) مشاهده میکنیم. در انتها، یک سیستم تشخیص خطا را به کمک ساختار ANFIS طراحی میکنیم و نتایج حاصل از شناسایی و تشخیص خطا را در توربین بخار مشاهده می کنیم.
پایان نامه لیزر DBR و برررسی اثر افزایش عمل کانال بر بهبود عملکرد آن
چکیده:
دیودهای لیزر مبتنی بر ساختار بازتابگرهای توزیع شده براگ، به عنوان منابع نوری ارزان و مطمئن، امروزه در محدوده وسیعی از طول موج های 1.1μm:1.7μm با خاصیت تفرق پایین در سیستم های مخابراتی به کار رفته و گسترش وسیع یافته اند. تغییر در ساختمان و عمق فیزیکی این بازتابگرهای کنگره ای، خواص لیزر نیمه هادی مبتنی بر این تکنیک را تحت تاثیر قرار می دهند.
در این پایان نامه، لزر DBR مورد بررسی قرار می گیرد و مشخصات انعکاس آینه های براگی که عمق شیارهای آنها افزایش یافته تجزیه و تحلیل می گردد. ما با افزایش در عمق شیارهای این ساختار کنگره ای به بررسی بهبود منتجه در ضریب محدود کننده انرژی و ضریب امواج پرداخته و نشان دادیم در اثر افزایش عمق شیارها، منحنی اندازه ضریب بازتاب این بازتابگرهای توزیع شده بهبود یافته و منحنی تلفات مربوط به این آینه ها کاهش می یابد و نتیجه گرفتیم که مشخصات حالت آستانه لیزرهای نیمه هادی DBR مبتنی بر این تکنیک بهبود قابل ملاحظه ای می یابند. صحت نتایج به دست آمده با مقالات ارائه شده در قسمت منابع تایید می شود. محاسبات و رسم نمودارها با استفاده از نرم افزار MATLAB v7.0.4 انجام شده است.
مقدمه:
دی الکتریکهای شامل آرایه های تناوبی که می توانند نور را در طول موج های مختلف تابانده و یا عبور دهند، از اصول فیزیکی اولیه پدیده های زیبای طبیعی پیروی می کنند. به عنوان مثال، طیف های رنگ های زیبایی که از بالهای یک پروانه در زیر نور خورشید بازتابانده می شوند، ناشی از بازتاب های مختلف رنگهای تشکیل دهنده نور خورشید، از ساختارهای دی الکتریک تناوبی تشکیل دهنده سطح بال پروانه می باشند. اصول بکار رفته در فیزیک این فیدبک های تناوبی توزیع شده در یک ساختار و رفتار آنها در برابر نور تابیده شده، آنها را در محدوده وسیعی از کاربردها، از منابع بازخوان نوری اطلاعات در دیسک های فشرده شده کامپیوتری، تا انتقال دهنده های خاص لیزری در فیبرهای نوری سیستم های مخابراتی، متداول ساخته است. فرکانس گزین بودن خاصیت بازتاب و عبور این ساختارها نسبت به طیف های تشکیل دهنده نور تابیده شده، آنها را به بهترین گزینه برای جایگزینی با آینه های رایج ساختار لیزر فابری پروت ساده بدل ساخته است.
در واقع اگر بتوان رفتار آینه های دو سر لیزر فابری پروت را نسبت به طول موج های تابیده شده حساس و متفاوت ساخت، آنگاه می توان برای طول موجی خاص در داخل کاواک لیزر تشدید ایجاد نمود، طول موج خروجی نور لیزر را تحت کنترل درآورد و خروجی تک فرکانسی داشت. چنین لیزرهایی به عنوان لیزرهای تک فرکانسی شناخته شده و با توجه به اهمیت و نقش کلیدی آنها در سیستم های مخابرات نوری به طور گسترده ای از دهه 1980 مورد مطالعه گرفته اند.
دیودهای لیزر فابری پروتی که به جای یک یا هردو آینه انتهایی، از آینه هایی با بازتابگرهای تناوبی توزیع شده سود می جویند، به عنوان لیزر نیمه هادی DBR شناخته می شوند.
در این پروژه سعی شده است تا اثر تغییر عمق شیارهای ساختار کنگره ای بر عملکرد چنین لیزری بررسی گردد. فصل های تشکیل دهنده این پروژه عبارتند از:
فصل اول، که در آن به کلیاتی نظیر تاریخچه مخابرات نوری می پردازیم. در این فصل به چگونگی تولید نور لیزر در ساختارهای نیمه هادی، علت استفاده از دیودهای لیزر نیمه هادی در سیستم های مخابراتی و تقسیم بندی انواع دیودها از نقطه نظر هدایت مدهای تولید شده، می پردازیم.
فصل دوم، که در آن ضمن معرفی تئوری روش ماتریس انتقال، به روشی برای دستیابی به ضرایب بازتاب و انتقال کلی دیده شده از ساختاری با بازتابگرهای تناوبی توزیع شده و به کار رفته بجای آینه های لیزر فابری پروت، می پردازیم. روش ماتریس انتقال از آن جهت مورد توجه می باشد که ضمن عمومیت داشتن و مطمئن بودن، تمامی ساختارهای این چنینی را پوشش داده و به کمک آن می توان ضمن ساده سازی ساختارهای پیچیده به ساختارهای بنیادی و ساده تر متصل بهم، به آسانی رفتار کل مجموعه را تنها با ضرب ماتریس های انتقال این اجزای ساده تر به دست آورد و خواص کلی این مجموعه را مورد بررسی قرار داد.
فصل سوم، که در آن ضمن معرفی روش تئوری امواج تزویج شده، به بررسی انتشار مدهای تولید شده محفظه تشدید کاواک لیزر در محیط های دی الکتریک چند لایه پرداخته و ضرایبی نظیر ضریب محدود کننده مد در این محیط و ضریب تزویج این مدها را تعریف کرده و به دست می آوریم. این ضرایب در بررسی وضعیت انتشار امواج در ساختارهای فیزیکی متناوب مختلف بسیار مهم و کاربردی می باشند. سپس به بررسی اثر تغییر عمق شیارهای ساختار کنگره ای بر روی این فاکتورهای اساسی پرداخته و بر روی بهبودی که در مشخصات توصیف کننده عملکرد لیزر DBR به وجود می آید، بحث می نماییم.
و در فصل چهارم ضمن جمع بندی و تحلیل نتایج حاصله، نگاهی به کاربرد این قطعات در سیستم های امروزی انداخته و ضمن معرفی چند مرجع فارسی و غیر فارسی، پیشنهاداتی را جهت ادامه این بحث ارائه می نماییم.
پایان نامه برنامه ریزی تغییرات در سیستم قدرت تجدید ساختار شده
چکیده
برنامه ریزی تعمیرات یکی از مسائل کلیدی در سیستم قدرت تجدید ساختار شده می باشد. در این تحقیق برنامه ریزی تعمیرات در سیستمی مبتنی بر ISO و PX و بر پایه الگوریتم ژنتیک به انجام رسیده است . ابتدا گروه های شرکت کننده در بازار به سه گروه شرکت های تولیدی، شر کت شبکه و اجتماع تقسیم شده و تابع هدف هر کدام در برنامه ریزی تعمیرات بررسی شده است . در نهایت با روش تئوری وزن دهی میانگین یک تابع هدف برای ایجاد برنامه ریزی تعمیرات معرفی شده است با استفاده از این تابع هدف در روشی بر پایه الگوریتم ژنتیک برنامه ریزی تعمیر ات در یک شبکه IEEE-RTS با 32 واحد و پنج شرکت تولیدی شبیه سازی شده است و در نهایت با استفاده از روش سعی و خطا ضرایب وزنی که بهترین برنامه ریزی تعمیرات که برای این شبکه ایجاد می نماید مشخص شده است.
پیشگفتار:
با توجه به اینکه ایجاد برنامه ریزی تعمیرات ب ر روی قابلیت اطمینان سیستم و اقتصاد شبکه تاثیر می گذارد ، انجام برنامه ریزی تعمیرات به لحاظ مدیریت و بهره برداری از شبکه در سیستم قدرت از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
برای ایجاد برنامه ریزی تعمیرات در سیستم تجدید ساختار شده به علت وجود رقابت در آن ، باید به طور همزمان به مسائل قابلیت اطمینان شبکه ، منافع ارکان مختلف بازار و محدودیت های شبکه رسیدگی نمود ، این مهم باعث ایجاد پیچیدگی بیشتر مسئله برنامه ریزی تعمیرات در این سیستمها می شود.
با توجه به این مهم میتوان فصول مطرح شده در این پایان نامه را به صورت ذیل بیان نمود:
فصل اول دلایل لزوم وجود و انواع روشهای انجام تعمیرات را در سیستم قدرت مطرح می نماید.
فصل دوم ضمن بیان تاریخچه ای از سیستم های قدرت انحصاری و چگونگی پیدایش سیستم های تجدید ساختار شده ، ارکان مختلف بازار را معرفی و در ادامه ویژگیهای بازار را در این سیستم شرح می دهد.
در فصل سوم پس از بر رسی عوامل موثر در ایجاد برنامه ریزی تعمیرات ،برخی از تحقیقات انجام شده در این زمینه را در سیستمهای انحصاری و تجدید ساختار شده معرفی می نمائیم . در گام بعدی به سراغ معرفی الگوریتم ژنتیک به عنوان روش به کار رفته در این تحقیق خواهیم پرداخت.
فصل چهارم به بررسی تئوری وزن دهی میانگین مطرح شده بوسیله آقای وانگ ، معرفی گروههای ذی نفع در ایجاد برنامه ریزی تعمیرات ، بیان توابع هدف هر کدام از این گروهها و در نهایت ایجاد تابع ی به عنوان تابع هدف با استفاده از تئوری وزن دهی میانگین به گونه ای که تمامی اجزاء ذی نفع بازار را در رسیدن به اهدافشان یاری نماید خواهد پرداخت . پس از ایجاد تابع هدف روشی ابتکاری بر پایه الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی تابع هدف و ایجاد برنامه ریزی تعمیرات ایجاد میشود.
در فصل پنجم الگوریتم ژنتیک ایجاد شده را برروی یک شبکه IEEE-RTS با 32 واحد و 5 شرکت تولیدی بر پایه ISO پیاده نموده و به کمک روش سعی و خطا حالات مختلف ممکن برای ضرائب وزن تابع هدف ر ا ب ررسی و برن امه ریزی های تعمیرات و شرایط ی که در نتیجه ایجاد این تغییرات در ضرائب وزن ایجاد می شود ر ا مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم. ودر انتها بهترین حالت ایجاد شده برای ضرائب وزن معرفی و برنامه ریزی متناظر با این حالت ر ا به عنوان برنامه ریزی تعمیرات این سیستم مطرح می نمائیم.
پایان نامه تعیین مولفه های تلفات در شبکه های توزیع
چکیده
در دنیای امروز ارزش انرژی و خصوصا مشکل تولید انرژی برای بشر روبه افزایش می باشد به طوری که در ایران، سال 1388، سال اصلاح الگوی مصرف نام گذاری شده است. تلفات انرژی الکتریکی که موجب از دست رفتن این دستمایه ارزشمند است توجه بسیاری از صاحب نظران و محققان را به خود جلب کرده است. در این پروژه عوامل مختلف تلفات در شبکه های توزیع که بیشترین سهم از تلفات انرژی الکتریکی را دارند مورد توجه و بررسی قرار گرفته است و یک شبکه نمونه از شبکه توزیع استان هرمزگان مورد مطالعه قرار گرفته است.
تلفات شبکه های توزیع به دو بخش 400 ولت و 20 کیلوولت تقسیم گردیده است. در شبکه فشار متوسط اکثر تلفات مربوط به ترانسفورماتورها می باشد به طوری که حدود 85% تلفات، بخش فشار متوسط را به خود اختصاص می دهد بنابراین در این پروژه تاثیر عوامل مختلف بر افزایش و کاهش تلفات ترانسفورماتورها و نیز بهینه سازی ظرفیت و قیمت آنها، همچنین در مورد عوامل موثر بر تغییرات تلفات بارداری و بی باری ترانسفورماتورها به طور کامل توضیح داده شده است.
اثر نامتعادلی بار و خازن گذاری در این تلفات بررسی شده و پیشنهاداتی برای هر بخش ارائه شده است. برای کاهش بیشتر تلفات باید طول فیدر را کاهش داد یا به عبارت دیگر شعاع تغذیه را کاهش داد البته لازم به ذکر است که فقط طول فیزیکی فیدر در این امر مهم نیست بلکه تعداد مشترکین و یا به عبارت دیگر چگالی بار روی فیدر مهم می باشد که به طور مشروح بدان پرداخته شده است.
و در نهایت به یک رابطه ابداعی و جدید برای محاسبه درصد تلفات شبکه در قسمت نتیجه گیری اشاره شده که حاصل تجربیات و مقایسات انجام گرفته براساس شبیه سازی ها می باشد که با درصد خطای ناچیزی درصد تلفات شبکه را می توان با استفاده از آن به طور سریع تخمین زد.
مقدمه
شبکه قدرت شامل سه بخش تولید، انتقال و توزیع نیرو است. انرژی الکتریکی پس از تولید در نیروگاه ها و عبور از شبکه های انتقال و توزیع به مصرف کنندگان می رسد در این مسیر مقداری از انرژی به دلایل مختلف تلف می شود. به دلیل هزینه های اقتصادی، اینکه موضوع تلفات به عنوان بحثی به روز در جامعه مهندسی برق مطرح می باشد.
بنابراین ضرورت پرداخت به بحث تلفات در جامعه مهندسی برق یک ضرورت انکارناپذیر و آشکار به شمار می رود با توجه به معتبرترین آمار در دسترس از میزان تلفات 23.3% کل سطوح سیستم برق اعم از تولید، انتقال و توزیع، توزیع 55 درصد از این مقدار یعنی 12.9% از تلفات را به خود اختصاص می دهد و این در حالی است که در ایران طبق گزارشات وزارت نیرو سهم بخش توزیع از کل تلفات 73% می باشد، و این واقعیت اهمیت بررسی و ارائه راهکارهای کاهش تلفات در سیستم های قدرت بلاخش بخش توزیع را آشکار می سازد.
تلفات در یک تقسیم بندی به دو دسته تلفات فنی و غیرفنی قابل تقسیم می باشد. تلفات فنی مربوط به ساختار شبکه بوده و در هر صورت وجود دارد، تنها می توان با یک سری اقدامات بهره برداری مقدار آن را کاهش داد مانند تلفات اهمی، تلفات بارداری و بی باری ترانسفورماتورهای شبکه توزیع، تلفات کرونا و تلفات مربوط به فرسودگی و خوردگی شبکه، ولی تلفات غیرفنی آن دسته از تلفات می باشد که مربوط به مسائل فرهنگی و غیرفنی می باشد، مانند سرقت برق و دستکاری کنتور که می توان با اقدامات صحیح از این تلفات جلوگیری کرد. در ادامه ابتدا به بررسی انواع روش های اندازه گیری تلفات و روش های کاهش تلفات پرداخته می شود. سپس تلفات در اجزاء شبکه توزیع بلاخص ترانسفورماتورها و در نهایت تلفات شبکه توزیع نمونه استان هرمزگان مورد بررسی قرار می گیرد.
پایان نامه شناسایی مکان منابع هارمونیک زا در شبکه قدرت از دیدگاه یک یا چند نقطه بااستفاده از شبکه های عصبی
چکیده
در این پروژه روشی کاربردی و عملی برای مکان یابی منابع هارمونیکی در شبکه برق با استفاده از شبکه های عصبی BPN با لایه خروجی سیگموئید و الگوریتم آموزشی لونبرگ ارائه شده است. در این پروژه شبکه عصبی RBF نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که BPN پاسخ مناسب تری می دهد و دلایل نیز ذکر شده است. برای انتخاب بهینه تعداد و مکان اندازه گیرهای هارمونیکی از روش مسیریابی هارمونیکی یا خط بهینه متاثر از منابع هارمونیکی و همچنین ارزیابی توپولوژی سیستم استفاده شده است. مراحل به کارگیری این روش به صورت کامل در پروژه آمده است. برای بهبود نتایج شبکه عصبی، قضیه جمع آثار و هم آثاری در مورد منابع هارمونیکی به کار گرفته شده است. در مجموع استفاده از تکنیک های نامبرده باعث شده است که با کمترین تعداد اندازه گیرهای هارمونیکی و نمونه های ورودی نتایج رضایت بخشی حاصل شود. این در حالی است که در هنگام اعمال شبکه عصبی برای مکان یابی منابع هارمونیکی هیچ اطلاعی از وجود منابع هارمونیکی در باس و همچنین نوع منابع هارمونیکی در اختیار نیست که نوآوری عمده این پروژه می باشد. استفاده از روش تخمین حالت و روش های بهینه سازی مانند الگوریتم ژنتیک که برای مکان یابی اندازه گیر مورد استفاده قرار می گیرد مورد تایید می باشد ولی این روش ها پیچیده و زمان گیر هستند. روش ارائه شده ساده و در عین حال بسیار دقیق است. مزیت دیگر این پروژه انتخاب مناسب پارامترهای ورودی شبکه عصبی است به طوری که تغییرات میزان بار و منابع هارمونیکی تاثیر چندانی در نتایج ندارد. در این پروژه آموزش شبکه های عصبی فقط در نقاط اندازه گیری صورت می گیرد و اندازه گیرها به صورت مستقل عمل می کنند. به عبارت دیگر مبادله اطلاعات مابین اندازه گیرها صورت نمی گیرد. آنالیز هارمونیک در نقاط اندازه گیری با استفاده از روش فوریه سریع FFT انجام شده است که پاسخ مناسبی دارد. روش ارائه شده بر روی شبکه IEEE 14 BUS که دارای 7 باس بار و 5 باس تولید می باشد، آزمایش شده است.
مقدمه
در سال های اخیر، تکنولوژی پیشرفته باعث ورود تجهیزات الکترونیک قدرت به صنعت شده است که این تجهیزات و یا بارهای غیرخطی، جریان های هارمونیکی به شبکه تزریق می کنند. این هارمونیک ها کیفیت توان شبکه را مخدوش می کنند. با توجه به رشد روزافزون این تجهیزات در صنایع مختلف همچون راه آهن، نفت، گاز، ذوب فلزات، اتوماسیون و غیره برای تضمین کیفیت توان، آشکارسازی منابع هارمونیکی موجود در شبکه برق امری لازم می باشد. بعضی از این منابع هارمونیکی مربوط به خود شبکه می باشد و معمولا به صورت گذرا در شبکه دیده می شوند که جزو منابع هارمونیکی عمده محسوب نمی شوند و در شبکه نیز مشخص می باشند. اگر از دید شبکه بارهای هارمونیکی عمده را مورد ارزیابی قرار دهیم، تجهیزات الکترونیک قدرت مورد توجه قرار می گیرد که دارای مبدل ها ac/dc در قسمت ورودی می باشند. خوشبختانه منابع هارمونیکی جریان تقریبا در سیستم قدرت شناسایی شده اند و می توان از روی الگوهای اختلال جریان، نوع منابع هارمونیکی را شناسایی نمود. در این پروژه مبدل های ac/dc مورد ارزیابی قرار گرفته است و هدف این پروژه شناسایی این منابع در شبکه قدرت می باشد. در این پروژه این منابه به دو صورت مبدل 6 پالس و 12 پالس در نظر گرفته شده است.
نظارت بر ولتاژ فیدرهای مختلف شبکه توزیع به عنوان یکی از نیازهای اساسی در شبکه برق احساس می شود. از طرف دیگر نظارت مستقیم بر تمام فیدرها به صورت مستقل از نظر اقتصادی قابل توجیه نمی باشد. اگر اندازه گیرهای کیفیت توان کافی در شبکه وجود داشته باشد، به آسانی می توان مکان منابع هارمونیکی را شناسایی کرد. با وجود این، مکان اندازه گیرها و همچنین هزینه این اندازه گیرها مورد بحث می باشد. به همین خاطر ما باید از روش هایی استفاده نماییم که تعداد اندازه گیرها به حداقل برسد. در اکثر این روش ها از الگوریتم های هوشمندی همچون شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک و تخمین حالت استفاده شده است. در این پروژه برای مکان یابی اندازه گیرها از روش خط بهینه متاثر از جریان هارمونیکی و تحلیل توپولوژی سیستم استفاده شده است. برای شناسایی منابع پس از تعیین مکان اندازه گیرها، از شبکه های عصبی با لایه خروجی سیگموئید استفاده شده است. در مکان یابی اندازه گیرها ابتدا توپولوژی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است و سپس پارامتری که بیانگر مجموع دامنه هارمونیک های جریان اصلی می باشد، برای تعیین مکان اندازه گیر استفاده شده است. برای آموزش شبکه های عصبی الگوریتم های زیادی وجود دارد که همگی بر پایه گرادیان نزولی و قانون پس انتشار می باشد. در این پروژه از الگوریتم لونبرگ برای آموزش شبکه استفاده شده است که این الگوریتم دارای سرعت زیادی در آموزش می باشد و نتیجه خوبی می دهد. محققان زیادی برای جایابی منابع هارمونیکی از شبکه های عصبی استفاده نموده اند. کاربرد شبکه های عصبی پس انتشار چند لایه در سیستم های قدرت به صورت گسترده پذیرفته شده است. در هنگام شبیه سازی فرض بر این است که هیچ اطلاعی از وضعیت باری شبکه نداریم و برای شناسایی منابع هارمونیک زا هر اندازه گیر به صورت مستقل عمل می نماید و در واقع نیازی به تبادل اطلاعات مابین اندازه گیرها نمی باشد و هزینه تبادل اطلاعات حذف می گردد. در بعضی شبکه ها شاید اصلا امکان تبادل اطلاعات وجود نداشته باشد.
در این پروژه، فعالیت های انجام شده در زمینه مکان یابی منابع هارمونیک زا مورد بحث قرار گرفته است و با روش پیشنهادی این پروژه مقایسه شده است. منابع هارمونیکی عمده در شبکه قدرت به صورت مفصل معرفی شده است. با توجه به بررسی ها، منابع الکترونیک قدرت جهت شناسایی انتخاب شده اند. با توجه به اینکه از شبکه های عصبی برای شبیه سازی استفاده شده است، این شبکه به صورت مقدماتی معرفی شده و ساختارهای مختلف آن بحث شده است. در پایان، در فصل شبیه سازی، شبکه عصبی RBF با BPN مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که شبکه BPN پاسخ قابل قبول تری ارائه می دهد. همچنین خود شبکه BPN نیز مورد بحث قرار گرفته است و ساختارهای مختلف آن شبیه سازی شده است و نتایج ارائه شده است. سیستم قدرت مورد بحث در شبیه سازی، شبکه IEEE 14-bus می باشد. و نرم افزار Matlab جهت شبیه سازی استفاده شده است.
پایان نامه ورود و خروج اقتصادی واحدها در سیستم های قدرت تجدید ساختار یافته
چکیده
همراه با رشد سریع تکنولوژیهای در حال تغییر صنعت برق منابع جدید توان که به تکنولوژیهای جدید میپردازند وارد بازار میگردند.لذا نیاز مبرمی وجود دارد تا فعالیتها و تجربههای بین المللی که درزمینه مسأله برنامه ریزی ورودی وخروجی 1مدرن واحدها وجود دارد مورد بررسی وتحقیق بیشتر قرار گیرد.دراین پایاننامه سعی شده است تا یک بررسی کلی در زمینه مسأله UC و روشهای حل متفاوت موجود و چگونگیفرمولبندی ریاضی،زمینه عمومی تحقیق وتوسعه وپیشرفت طی سالهای گذشته براساس مقاله ها و مراجع متعدد موجود صورت گیرد.
درمدارقرارگرفتن واحدهامسأله مهمی در عملکرد روزانه و طراحی سیستمهای قدرت می باشد.هدف UC مشخص کردن یک دسته بهینه ازواحدهای تولیدی،جهت سرویس دهی،درهردوره زمانی برنامه ریزی(یک روز یا یک هفته) به منظور برآوره سازی تقاضای سیستم ونیازهای ذخیره درحداقل هزینه تولید،با توجه به یک دسته از محدودیتهای بهره برداری بزرگ میباشد. دراین مقاله ابتدا به معرفی مسأله درمدار قرارگرفتن واحدهای نیروگاهی ولزوم وجودیک الگوریتم مناسب برایحل آن پرداخته می شود..سپس الگوریتم ژنتیک وچگونگی به وجود آمدن آن وهمچنین نحوه اعمال این الگوریتم به مسأله در مدارقرارگرفتن واحدها ،معرفی می شود.در ادامه واحدهای موجود در سیستم تست استاندارد IEEE-RTS که شامل 32 واحد است را به صورت گروه ها و در قالب شش شرکت مستقل در نظر گرفته و با کمک الگوریتم ژنتیک، مسأله UC در دو محیط معروف در سیستم های تجدید ساختار شده، یعنی بازار اشتراکی و هیبرید حل خواهد شد.
مقدمه
حل مسئله UC در واقع یک مسأله ترکیبی بهینه سازی با هر دو نوع متغیر گسسته(درمدار قرارگرفتن UC حل مسأله واحدها) و پیوسته (سطوح تولید) میباشدکه میزان تولید برای هر یک از واحدهای موجود درترکیب مور نظر با استفاده از پخش بار اقتصادی به دست می آید. پاسخ بهینه مسأله UC را می توان به وسیله یکایک شماری یا شمارش جامع همه ترکیبات ممکن ازواحدها به دست آورد،ولی زمان اجرای این روش توسط رایانه معمولا برای سیستمهای عملی بینهایت بزرگ خواهد بودلذا این روش، یعنی روش شمارش جامع روشی ناکارآمد درحل این مسأله میباشد.
با توجه به تغییرات زیاد منحنی بار روزانه شرکت های برق ، بین ساعات اوج مصرف وساعات کم مصرف همواره مس أله بهینه س ازی به منظورصرفه جو یی مناسب در هزینه ها مطرح بوده ودراین راه رسیدن به یک روش بهینه سازی کارا ومناسب امری مهم و حیاتی است .همانطورکه می دانیم بار در ساعات مختلف شبانه روز تغییر می کند، لذ ا در ساعاتی که شبکه کم بار است ،روشهای متفاوتی برای مدار قرار گرفتن واحدهای مستع د تولید انرژی ا لکتریکی برای تامین بار وجود دارد ،که پیدا کردن ترکیبی از واحدهای تولید انرژی الکتریکی که اقتصادی ترین حالت بوده ودر ضمن م حدودیتهای مربوط به این واحدهاوسیستم قدرت را برآورده ساز د به عنوان هدف برای حل مسأله می باشد.البته با توجه به پیدایش تغییراتی که درساختا ر سیستم قدرت ودر دهههای اخیر به دلیل تجدید ساختا ر به وجود آمده است ، این هدف میتواند دستخوش تغییراتی شود.
دربیشتر سیستمهای قدرت به هم پیوسته،توان مورد نیاز بیشتر به وسیله واحدهای حرارتی تامین می شود چند استراتژ ی عملیاتی جهت تامین تقاضای مورد نیاز وجود دارد که بطور ساعت به ساعت در طول شبانه روز تغییر می کند.ترجیح داده می شود که از استراتژی بهره برداری بهینه یا زیر بهینه بر اساس معیارهای اقتصادی استفاده کنیم .به عبارت دیگر یک معیار مهم در بهره برداری از سیستم قدرت این است که تأمین تقاضای باردرحداقل هزینه سوخت با استفاده ازیک ترکیب بهینه از نیروگاههای متفاوت باشد.
بعلاوه به منظور تهیه توان الکتریکی با کیفیت بالا برای مشتریان به روشی اقتصادی و ایمن ،برنامه ریزی تولید (UC) واحدهای حرارتی باید به عنوان یکی از بهترین گزینه ها مورد توجه قرار گیرد. لذا اثبات میگردد که برنامه ریزی تولید بهینه سیستم های حرارتی با توجه به محدودیتهای بهره برداری منجر به یک صرفه جویی بزرگ درشرکتهای برق می گردد. بنابراین هدف کلی مسأله برنامه ریزی تولید واحدها حداقل کردن هزینه بهره برداری کل سیستم با رعایت همه قیود و محدودیتها و نیل به یک سطح قابلیت اطمینان معین میباشد.
پایان نامه مدل سازی تجهیزات custom power با استفاده از PSCAD.EMTDC
چکیده:
این پروژه 6 فصل می باشد که در زیر به معرفی آنها می پردازیم:
مقدمه این پروژه به بررسی سیستم توزیع کیفیت توان در آن می پردازد.
فصل اول شامل معرفی و تعریف مفاهیم و مشکلات کیفیت توان، بررسی اثرات آن بر شبکه تجهیزات و مشتریان و ارایه راهکارها و روشهای جلوگیری، می باشد.
فصل دوم شامل مدلسازی DVR و بررسی حالت های کارکرد آن می باشد.
فصل سوم به بررسی UPQC و حالت های کارکرد آن می پردازد.
فصل چهارم شامل معرفی انواع SVC و کارکردهای مختلف SVC ها می باشد.
فصل پنجم به بررسی D-STATCOM می پردازد.
فصل ششم به نتیجه گیری و مقایسه این ادوات می پردازد.
مقدمه:
سیستم های قدرت امروزی به سه بخش عمده تولید، انتقال و توزیع تقسیم می شوند. پس از تولید برق توسط نیروگاه ها و اختصاص قسمتی از تولید برای مصرف و رزرو در نیروگاه، بقیه به وسیله ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط بسیار طویل به مراکز مصرف ارسال می گردد، ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط انتقال انرژی و پست های فشار قوی، سیستم انتقال را تشکیل می دهند. سیستم توزیع که معمولا به 2 بخش فوق توزیع و توزیع تقسیم می شوند، انرژی را بین مصرف کنندگان مختلف تقسیم می کند. در بخش فوق توزیع عمده مصرف کنندگان، کارخانجات تولیدی و کارگاه ها هستند. در این بخش توان راکتیو مصرفی می بایست به کمک تجهیزات مناسبی که در محل مصرف وجود دارند جبران گردند تا مانع افت ولتاژ شبکه شوند. در بخش توزیع، مصرف کنندگان به دو دسته عمده تجاری و خانگی تقسیم می شوند. تفاوت این بخش با بخش فوق توزیع در کمتر بودن سطح ولتاژ مصرفی (طبق استاندارد کشور بین 220 تا 240 ولت) و همچنین عدم استفاده از تجهیزات جبران کننده توان راکتیو است. بنابراین در بخش توزیع فقط توان اکتیو مصرفی مدنظر است و برای هر مشتری تنها این توان اندازه گیری می شود و مشتری در قبال مصرف توان راکتیو مصرفی تعهدی ندارد.
البته در این مورد ممکن است استثنایی برای مصرف کنندگان تجاری و کشاورزی وجود داشته باشد که علاوه بر اندازه گیری توان اکتیو مصرفی، اندازه گیری توان راکتیو مصرفی نیز صورت می گیرد.
برای بالاتر بوده بازده اقتصادی، به طور معمول سیستم های توزیع به صورت شبکه های شعاعی هستند، همچنین اگر خطوط بخش توزیع سه فاز باشند از نظر اقتصادی به صرفه تر از خطوط تغذیه تک فاز است، ولی با توجه به استفاده زیاد از تجهیزات تک فاز و اینکه خطوط تک فاز برای تغذیه مصرف کنندگان دوردست مناسب تر هستند، از سیستم تک فاز در بخش توزیع بیشتر استفاده می شود. مشکل عمده استفاده از خطوط تک فاز به وجود آمدن عدم تعادل در شبکه توزیع است که با توزیع بار به طور مناسب بر روی هریک از فازهای سیستم می توان تا حدودی این مساله را بهبود بخشید. توزیع مناسب بار برروی فازها به عواملی چون ظرفیت خط، نحوه قرارگیری ترانسفورماتورها، سطوح ولتاژ مصرفی، محل مصرف کننده و خواسته بخش مهندسی توزیع از نحوه توزیع بار، بستگی دارد. علاوه بر ترانسفورماتورهای توزیع تجهیزات دیگری نیز بر روی شبکه توزیع نصب می شوند که به طور عمده تجهیزات کنترلی و حفاظتی می باشند و اغلب به وسیله ترانس های انشعابی به شبکه توزیع متصل می گردند. تجهیزات حفاظتی را می توان به حفاظت کننده های در برابر صاعقه، فیوزها و قطع کننده های مدار دسته بندی کرد که عمدتا برقگیرها سیستم توزیع را در برابر صاعقه محافظت می کنند و فیوزها و قطع کننده ها برای رفع خطای ناشی از اتصال کوتاه ها به کار می روند. به طور کلی کنترل کننده ها شامل تنظیم کننده های ولتاژ و خازن ها هستند و هدف از کاربرد این تجهیزات در شبکه های توزیع، بالا بردن ولتاژ برای کاهش تلفات و ثابت ماندن ولتاژ در میزان قابل قبول برای مصرف کننده است.
امروزه سیستم های توزیع به خاطر متنوع بودن در نوع مصرف و بار متصل شده به شبکه بخصوص بارهای حساس، بیشتر مورد توجه مهندسین و صنایع قرار گرفته اند چرا که هم در راستای تولید لوازم مصرفی و هم در ارائه خدمات بهتر برق رسانی اقدامات مفید و نوینی می تواند صورت پذیرد. کیفیت توان موضوعی است که در سال های اخیر به طور جدی مورد توجه صنعت برق و مصرف کنندگان در پاره ای از کشورها قرار گرفته است. دو عامل اساسی که ضرورت بازنگری یا به عبارتی نگرشی جدید به موضوع کیفیت توان را اهمیت بخشیده است عبارتند از:
– رقابت شرکت های مختلف در تامین برق مشترکین یک منطقه و ضرورت جلب رضایت آنها.
– گسترش کاربرد تجهیزات برقی در شبکه. این تجهیزات نظیر میکروپروسسورها، کامپیوترها، و تجهیزات الکترونیک قدرت به کار رفته در سیستم های تغذیه و کنترل الکتروموتورها و خطوط تولید، کوره های القائی، لامپ های فلورسنت کم مصرف و… از طرفی بعظا حساسیت بالایی دارند و توان الکتریکی با کیفیت مطلوب را می طلبند و از طرفی خود منشا برخی پدیده های مخل کیفیت توان مثل ایجاد هارمونیک می باشند. بدین جهت در کنار عوامل سنتی موثر در کیفیت توان مثل ضربه های ناشی از صاعقه، کلیدزنی، قطع و وصل بانک های خازنی و عوامل جدیدی که به آنها اشاره شد، ضرورت پرداختن به موضوع کیفیت توان را افزایش داده است.
از این رو برای مقابله با اغتشاشات کیفیت توان، وسیله ها و روش های مختلفی در سال های اخیر پیشنهاد شده است که این وسائل مبتنی بر تکنولوژی الکترونیک قدرت تحت توان (CUPS (CUSTOM POWER SYSTEM می باشند. استفاده از ادوات CUPS در شبکه های توزیع برای بالا بردن قابلیت اطمینان و کیفیت توان است. این ادوات شامل بهسازی های سری، موازی و سری موازی هستند.
پایان نامه کنترل میکروتوربین با استفاده از شبکه های عصبی
چکیده
میکروتوربین ها (MT) به عنوان یک منبع تولید انرژی در سیستم های DG، کاربردهای فراوانی پیدا کرده و روز به روز نیاز کاربران به آنها بیشتر میشود. میکروتوربین ها، نمونه کوچکی از توربین های گازی میباشد، که به علت حجم کم، تعداد کم قطعات متحرک، اندازه کوچک، وزن سبک، بازدهی خوب در تولید همزمان، آلایندگی کم، استفاده از سوختهای زاید، فواصل طولانی تعمیرات و عمل در فشارهای کم گاز، در کانون توجه تولیدکنندگان و مصرف کنندگان انرژی الکتریکی قرار گرفته است. این پایان نامه کنترل یک میکروتوربین را با استفاده از کنترل کننده های PI و شبکه عصبی معرفی میکند. میکروتوربین سه حلقه کنترلی دارد، این سه حلقه، دما، توان و سرعت میباشند. به علاوه میکروتوربین، به یک مولد سنکرون (SG) که شامل یک حلقه کنترل ولتاژ میباشد، متصل است. در این پایان نامه یک کنترل کننده شبکه عصبی با چهار ورودی و چهار خروجی به جای چهار حلقه کنترل کننده PI برای کنترل میکروتوربین و ژنراتور سنکرون استفاده شده است. میکروتوربین ها به دو دسته میکروتوربین های
تک محور یا سرعت بالا و میکروتوربین های دومحور یا سرعت پایین تقسیم میشوند. از یک مدل میکروتوربین دومحوره برای شبیه سازی، استفاده شده است. در میکروتوربین های دومحور، محور توربین توسط یک چرخدنده به ژنراتور متصل میباشد. چرخدنده برای کاهش سرعت تا 3600rpm مورد استفاده قرار میگیرد و با استفاده از یک ژنراتور سنکرون 2 قطبی، فرکانس ولتاژ تولیدی 60Hz خواهد شد و هیچ نیازی به تجهیزات الکترونیکی برای کاهش فرکانس لازم نمیباشد.
در این پایان نامه جهت شبیه سازی از مدلهای موجود در جعبه ابزار Simulink نرم افزار MATLAB استفاده شده است همچنین برنامه تولید و آموزش شبکه عصبی در محیط نرم افزار MATLAB نوشته شده است. با استفاده از روشهای بهبود عملکرد شبکه عصبی و بهبود آموزش آن، نتایج کنترل کننده شبکه عصبی بهبود یافته است. سه شاخص اندازه گیری خطا، که عبارت از خطای میانگین مطلق (AME)، خطای مربع میانگین ریشه ها (RMSE) و خطای انحراف استاندارد (SDE) می باشند، برای مقایسه عملکرد میکروتوربین با کنترل کننده های شبکه عصبی و PI استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، کنترل میکروتوربین با کنترل کننده شبکه عصبی در مقایسه با کنترل کننده PI عملکرد بهتری را نشان میدهد.
مقدمه:
استفاده از مولدهای کوچک برای تولید برق بعد از ایجاد نیروگاه های بزرگ رنگ باخت، اما با پیشرفت تکنولوژیهای تولید برق در مقیاس کوچک و ایجاد تجدید ساختار در صنعت برق و مسائل زیست محیطی، باعث مطرح شدن مجدد این مولدها در صنعت تولید برق شده است. عموماً DG یا تولید پراکنده عبارتست از تولید برق در محل مصرف اما در بعضی مواقع به تکنولوژی هایی گفته میشود که از منابع تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده میکنند. چیزی که عموماً مورد قبول است، این است که این مولدها صرف نظر از نحوه تولید توان آنها، نسبتاً کوچک میباشد و مستقیماً به شبکه توزیع وصل میشوند. بالا رفتن هزینه های انتقال و توزیع، به مولدهای تولید پراکنده این امکان را میدهد که برق تولیدی خود را به قیمتی ارزانتر در اختیار مصرفکنندگان قرار دهد. علاوه بر این تولید پراکنده امکان استفاده از منابع پاک برای تولید برق را میدهد.
تولید پراکنده یکی از سیستم های متناوب تولید نیروی الکتریکی میباشد. نیاز به تولید پراکنده با توجه به محدودیت کیفیت توان و نیازمندیهای سیستم از لحاظ قابلیت اطمینان بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در سیستم تولید پراکنده، منابع انرژی متناوب با مقیاس کوچک یا تجدیدپذیر در مجاورت مرکز بار قرار داده میشوند. اخیراً تکنولوژی های زیادی در زمینه تولید پراکنده در حال بررسی میباشد. این تکنولوژیها شامل پیلهای خورشیدی، توربینهای بادی، پیلهای سوختی و توربینهای گازی کوچک یا میکروتوربین (MT) است.
میکروتوربین یکی از منابع انرژی است که توسط ژنراتورهای الکتریکی با سرعت بالا، میتواند توانی در بازه 10MW – 30kW را برای کاربران سیستمهای تولید پراکنده تامین نماید. این واحدها بسیار ساده و کوچک بوده و نصب راحت و هزینه بهره برداری پایینی دارند. همچنین هزینه نگهداری این واحدها به علت داشتن فقط یک قطعه متحرک، بسیار پایین میباشد.
پیشرفت تکنولوژی توربوشارژرها، توربینهای گازی و سیستمهای جانبی سبب توسعه کاربرد میکروتوربینها گشته است. میکروتوربینها توربینهای گازی کوچک و سادهای هستند و قسمتهای اصلی آن کمپرسور، محفظه احتراق و توربین میباشد. هوای فشرده خروجی کمپرسور بهنگام اختلاط با سوخت موجود، مخلوط قابل احتراقی ایجاد میکند. سوختن این مخلوط در محفظه احتراق باعث ایجاد جریان گاز گرم محرک توربین میگردد. میکروتوربینها به دو دسته میکروتوربینهای تک محور یا سرعت
بالا و میکروتوربینهای دو محور یا سرعت پایین تقسیم میشوند. ساختار میکروتوربین های تک محور صورتی است که کمپرسور، توربین، ژنراتور بر روی یک محور نصب شدهاند. در میکروتوربینهای دو محور، محور توربین توسط یک چرخدنده به ژنراتور متصل میباشد. میکروتوربین متصل شده به ژنراتور سنکرون، چهار حلقه کنترلی توان، دما، سرعت و ولتاژ میباشد. خروجی سه حلقه اول به منظور تعیین نوع کنترل سیستم سوخت رسانی وارد بلوکی بنام درگاه کمترین مقدار میگردد. حلقه ولتاژ جهت پایدارسازی ولتاژ سیستم در طول تغییر بار بکار گرفته میشود. در این پایان نامه اختلاف بین دو کنترل کننده در یک میکروتوربین 250kW مدل میکروتوربین در مرجع توضیح داده شده است. کنترل کننده اول شبکه عصبی (NN) و کنترل کننده دوم PI میباشد. مشخصه اصلی کنترل کننده های شبکه عصبی حساسیت کم آنها نسبت به نویز و نیاز به اطلاعات اولیه کم است که علت انتخاب این روش برای کنترل سیستم میکروتوربین میباشد. همچنین کنترل کننده های شبکه عصبی دارای سرعت و قابلیت اطمینان بالا بوده و برای کنترل فرآیندهایی که بصورت بلادرنگ کنترل میشوند، از جمله میکروتوربین ها، کاربرد دارد.
در فصل اول پس از آشنایی با کلیات تولید پراکنده و همچنین مزایا و معایب آن، به بررسی میکروتوربینها و کاربرد آنها میپردازیم. همچنین در این فصل پیشینه تحقیقاتی کنترل میکروتوربین، روش کار و شیوه ابداعی به صورت اجمالی بررسی میشوند.
جهت کنترل یک واحد میکروتوربین گازی باید عملکرد توربین گازی، گاورنر و سیستم تحریک آن، مورد بررسی قرار گیرد. در نتیجه در فصل 2 توربین گازی و گاورنر و سیستم تحریک تشریح و مدل سازی میشود. در این فصل همچنین مدل میکروتوربین که در شبیه سازی های فصل 3 استفاده شده، بررسی میشود. با توجه به اینکه از شبکه عصبی به عنوان کنترل کننده اصلی میکروتوربین در این پایان نامه استفاده شده است به همین منظور شبکه عصبی و کاربرد آن به صورت کلی بحث میشود، در ادامه راهکارهایی جهت بهبود عملکرد شبکه عصبی مطرح میشود.
شبیه سازی مدل ارائه شده در فصل 3 انجام میشود همچنین طراحی و تولید شبکه عصبی و آموزش آن در این فصل مورد بررسی قرار میگیرد. راهکارهای بهبود عملکرد شبکه نیز در این فصل اعمال میشود.
نتایج شبیه سازی و مقایسه سه شاخص اندازه گیری خطا در فصل 4 مطرح میشود.
و در پایان با توجه به نتایجی که در فصل 4 آمده است به نتیجه گیری در مورد این پایان نامه و ارائه پیشنهاداتی خواهیم پرداخت.
اطلاعات لازم جهت تولید و آموزش شبکه عصبی و همچنین نمای کلی از شبیه سازی های انجام شده در پیوست آمده است.
پایان نامه پیاده سازی کنترل مد لغزشی فازی – تطبیقی بر روی سیستم روبات سیار چرخ دار
چکیده:
در سالهای اخیر کنترل کننده های مد لغزشی بسیار مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند. اما تعیین سطح لغزش مناسب و غلبه بر مشکل Chattering از جمله مهمترین عوامل محدود کننده استفاده از این روش کنترلی هستند. برای حل این مشکل روشهای متعددی ارائه شده است. یکی از این روش ها، ترکیب کنترل کننده مد لغزشی با مفاهیم فازی و تطبیقی است.
در این پایان نامه برای کنترل یک روبات سیار از کنترل فازی- تطبیقی همراه با مد لغزشی استفاده شده است. بدین ترتیب که ابتدا مدل دینامیکی سیستم استخراج شده است. سپس براساس این مدل، کنترل کننده مد لغزشی طراحی میشود. نتایج حاصل از این کنترل کننده نشان می دهد که سیگنال کنترلی رفتار نامطلوبی دارد.
در صورت استفاده از کنترل کننده فازی – تطبیقی نیز مشاهده میشود که پاسخ سیستم در لحظات اولیه حرکت مطلوب نیست و برای تطبیق کامل قوانین فازی زمان زیادی لازم است. در نهایت کنترل کننده فازی – تطبیقی همراه با مد لغزشی طراحی میشود که نتایج حاصل از آن بیانگر رفتار مناسب سیستم از لحاظ زمان پاسخ دهی و شکل سیگنال کنترلی است.
مقدمه:
معادلات ریاضی نمی توانند به طور دقیق سیستم فیزیکی واقعی را مدل کنند و همواره نامعینی وجود دارد. نامعینی بدین معنی است که ما با وجود در اختیار داشتن ورودی و اندازه آن نمی توانیم خروجی سیستم فیزیکی واقعی را پیش بینی و تعیین کنیم. بنابراین ما نسبت به سیستم نامطمئن هستیم.
دو روش جهت مواجهه با مدل های نامعین وجود دارد. کنترل مقاوم و کنترل تطبیقی. کنترل مود لغزشی روشی از کنترل مقاوم می باشد.
به طور خلاصه هدف این کنترل کننده قرار دادن کلیه مسیرهای حالت سیستم بر یک سطح پایدار می باشد تا پس از آن مسیرهای حالت سیستمبر روی آن سطح به سمت نقطه مورد نظر (نقطه تعادل) لغزش یابند. انتخاب این سطح سبب می شود تا صورت مساله از پایداری و کنترل یک سیستم مرتبه بالاتر به مساله پایداری سیستم مرتبه یک تبدیل شود. باید توجه داشت که کنترل سیستم مرتبه اول بسیار ساده تر خواهد بود.
فصل اول:
کلیات
1-1- طرح موضوح
امروزه با توسعه و پیشرفت سیستم های خودکار نیاز به استراتژی های کنترلی مناسب بیش از پیش احساس می شود. از این رو تئوری های مختلفی برای کنترل این گونه سیستم ها ارائه شده است. تئوری هایی نظیر کنترل کننده های کلاسیک (PI، PID و…)، کنترل کننده های فازی، کنترل کننده های مد لغزشی و… هریک از این کنترل کننده ها در برخی از سیستم ها عملکرد مناسبی از خود بروز می دهند و در برخی دیگر خیر.
لذا برخی از تئوری پردازان تلاش کرده اند با ترکیب این تئوری ها، به شیوه جدیدی برای کنترل سیستم ها دست یابند تا از مزایای آنها تواما استفاده کنند.
یکی از سیستم هایی که دارای دینامیک نسبتا پیچیده ای است و با بسیاری از شیوه های کنترلی رایج عملکرد مناسبی از خود بروز نمی دهد، سیستم روبات سیار است. در سیستم کنترل این ربات باید با استفاده از گشتاور مناسب، ربات را در مسیر مناسب از پیش تعیین شده ای به حرکت درآورد. اما از آنجا که کلیه مدل های سیستم های فیزیکی، به سبب دقت اندازه گیری محدود و نیز تاثیر عواملی چون اغتشاش و نویز دارای نامعینی هستند. لذا از کنترل کننده مد لغزشی که روشی از کنترل مقاوم می باشد، جهت مواجهه با نامعینی های موجود در مدل استفاده می شود. در کنترل به روش مد لغزشی، هدف راندن مسیرهای حالت سیستم بر روی یک سطح لغزش انتخاب شده توسط طراح در فضای حالت و حفظ مسیرهای حالت بر آن سطح می باشد. کنترل مد لغزشی کاربردهای موفقیت آمیز بسیاری در سیستم های کنترل مقاوم داشته است. در این روش رفتار دینامیک وضعیت سیستم با انتخاب مناسب سطح لغزشی تعیین می شود. همچنین پاسخ سیستم می تواند به یک پاسخ سریع، همراه با پایداری، دفع آشفتگی و عدم حساسیت به متغیرهای پارامتری سیستم دست یابد. با وجود همه پیشرفت های انجام شده در حوزه طراحی کنترل کننده های مد لغزشی، این کنترل کننده ها از برخی کمبودها رنج می برند. از جمله مشکلاتی که در برخورد با این کنترل کننده وجود دارد، نوسانات فرکانس بالا در سیگنال کنترلی می باشد. با توجه به اینکه این نوسانات فرکانس بالا می تواند دینامیک های مدل نشده سیستم تحت کنترل را تحریک نماید، لذا باعث عدم دقت شبیه سازی ها و عدم تطابق آن با واقعیت خواهد شد. این نوسانات می توانند باعث برود اشکال و کاهش عمر محرک های سیستم نیز گردند.
در سال های اخیر تحقیقاتی صورت گرفته که روش های طراحی کنترل فازی مبتنی بر کنترل مد لغزشی را مطرح می کند. تجمیع سیستم های فازی با کنترل کننده مد لغزشی در مثال های متنوعی دیده می شود. با مطرح شدن مفهوم کنترل فازی برای کنترل مد لغزشی و فازی سازی سطح لغزش، نوسانات فرکانس بالا در سیستم مد لغزشی بهبود یافته است. قوانین کنترل فازی می توانند با توجه به شرایط دسترسی به کنترل مد لغزشی به طور سیستماتیک تعریف شوند و در این روش ها مشکلات پیاده سازی کنترل کننده مد لغزشی با استفاده از روش های مبتنی بر منطق فازی تا حدودی حل شده اند.
ولی سیستم های فازی نیز، به قوانین اگر – آنگاه نیاز دارند که می بایست از قبل تدوین گردند. وجود نامعینی در بسیاری از سیستم ها موجب گردیده است که قوانین اگر و آنگاه فازی ثابت نه تنها موجب بهبود عملکرد سیستم حلقه بسته نمی شود، بلکه باعث رفتار نامطلوب نیز خواهد شد. جهت غلبه بر این مشکل، افزودن یک قانون تطابق به کنترل کننده های فازی مد لغزشی پیشنهاد می گردد.
پایان نامه طراحی سیستم کنترل مسیر فضا پیماهای بازگشتی با قابلیت آیرودینامیکی پایین
دارای فرمت PDF می باشد.
مفصل و با تمام جزئیات – بسیار کامل و مرتب