توسعه مدل بهینه سازی ضرایب کنترل خودکار pid برای کانال های آبیاری در مدل icss با استفاده از الگوریتم ژنتیک
چکیده
پایین بودن عملکرد اکثر پروژه های آبیاری مطالعات گسترده ای را در زمینه بهبود روش های بهره برداری ایجاب کرده است. بنابراین بهبود عملکرد در این بخش که بزرگترین مصرفکننده آب میباشد، یکی از مهمترین مسائل در بین مهندسین آبیاری میباشد، برای نیل به این هدف لازمست که کنترل بهتر آب و توزیع مناسب آن مورد توجه قرار گیرد. سیستم های کنترل و سازه-های مربوطه نقش مهمی در توزیع آب در شبکه ها دارند و میزان موفقیت شبکه بستگی به چگونگی عملکرد آنها دارد. نحوه عمل سازه های کنترل تحت سیستم های مختلف کنترل متفاوت است. افزایش انعطاف پذیری توزیع و تحویل آب و کاهش تلفات آب با استفاده از سیستم های کنترل پایین دست عامل مهمی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری می باشد. جهت مطالعه و بررسی رفتار هیدرولیکی جریان در شبکه ها در تعامل با سیستم های کنترل که عمدتاً در آنهاجریان غیرماندگار برقرار است، استفاده از مدل های هیدرودینامیک را اجتناب ناپذیر می کند. یکی از مدل های هیدرودینامیکی که می تواند شرایط هیدرولیکی یک شبکه آبیاری را به خوبی شبیه سازی کند، مدل icss است. مدل ریاضی انواع سامانه های کنترل خودکار از جمله کنترل خودکار pid در مدل icss تهیه شده است. طراحی واجرای موفق کنترل کننده های تناسبی –تجمعی-تفاضلی (pid) به تنظیم ضرائب کنترلی وابسته است، بطور معمول، تعیین این ضرایب برای هر سیستم خاص بهصورت تجربی و یا سعی و خطا و بر اساس رفتار فرآیند موردکنترل پیشنهاد شده است که گاهی این روند بسیار طولانی بوده و یکی از معایب استفاده از کنترلکننده pid محسوب می گردد. در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک در بهینه یابی ضرایب کنترلگر pid استفاده شده است. مدل مربوط به آن تهیه شد و با مدل هیدرودینامیک icss تلفیق گردید. برای آزمون عملکرد این مدل، روند بهینه سازی این ضرایب برای سیستم کنترل خودکار سرریز لولایی در کانال شماره دو asce، تحت گزینه بهره برداری افزایش زیاد دبی در ورودی کانال (حدود 500% افزایش ناگهانی) مورد ارزیابی قرار گرفت. تابع هدف الگوریتم ژنتیک در این تحقیق، مجموع شاخص های ارزیابی mae (خطای مطلق ماکزیمم)، iae (خطای مطلق تجمعی) و فرم بی بعد srt (زمان عکس العمل سیستم) در نظر گرفته شد. نتایج حاصله از ضرایب بهینه به دست آمده با ضرایب حاصله از آزمون و خطا در تحقیق قبلی در کانال، سازه و گزینه بهره-برداری مشابه مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد کلیه شاخص ها در ضرایب بهینه شده بهبود یافته اند. به طور کلی میانگین بهبود عملکرد کل سازه های سیستم در ضرایب بهینه شده در طول بهره برداری 24 ساعت، برای شاخص mae، 53/11درصد و برای شاخص iae، 34/ 19 بوده است.