کاربرد کنترل پیش بینی مدل غیرمتمرکز در سیستم های با مقیاس بزرگ(مطالعه موردی:تنظیم سطح آب در نیروگاه های رودخانه ای)

علی تسبیحی

چکیده

کنترل پیش بینی مدل یک روش جهت طراحی کنترل کننده بوده که شامل یک الگوریتم بهینه سازی آنلاین است و یک تکنیک کنترلی قوی به ویژه در صنایع فرایندی می باشد و این امر به علت توانایی های آن جهت اداره سیستم های چند متغیره که شامل محدودیت ها و هدف های چندگانه بوده می باشد. در این پایان نامه کاربرد mpc جهت سیستم مقیاس بزرگ زنجیره ای از نیروگاه های واقع بر رودخانه کارون به ترتیب شامل سد کارون4، سد کارون3، سد کارون1 و سد مسجدسلیمان مورد مطالعه قرار می گیرد. در حال حاضر کنترل کننده های pi محلی با پیش خور اضافی جهت تنظیم سطوح آب به کار برده می شوند. این کنترل کننده ها برای رسیدن به دو هدف کنترلی متناقض یعنی کوچک نگه داشتن انحرافات سطح آب و تغییرات تخلیه توربین ها به سختی تنظیم می شوند. به علاوه از آنجا که هیچگونه ارتباط و تبادل اطلاعات بین کنترل کننده های محلی وجود ندارد تخلیه در طول رودخانه معمولا زیاد می شود. mpc یک استراتژی کنترلی بسیار مناسب جهت اداره مساله تنظیم سطح آب توصیف شده می باشد. اولین دلیل جهت استفاده از mpc توانایی آن جهت اداره کردن هدف های کنترلی چندگانه یعنی مینیمم کردن انحرافات سطح پذیرش و تغییرات تخلیه توربین می باشد. انگیزه دوم جهت استفاده از mpc توانایی این روش جهت مدیریت محدودیت هایی است که به طور صریح بر روی متغیرهای سیستم گذاشته می شود. به علاوه تنظیم mpc جهت دادن اولویت یعنی یا کوچک نگه داشتن انحرافات سطح پذیرش یا کوچک نگه داشتن تغییرات تخلیه توربین بسیار آسان تر می باشد. مطالعات ما نشان داد که طرح mpc متمرکز که عملیات های کنترلی همه نیروگاه ها را هماهنگ می سازد از لحاظ محاسباتی غیر عملی است. بنابراین زنجیره نیروگاه ها را با استفاده از طرح mpc غیرمتمرکز از طریق تقسیم آن به زیرسیستم های کوچکتر و کنترل هر زیرسیستم با یک طرح mpc محلی کنترل می کنیم. هرچند احتیاجات محاسباتی با استفاده از mpc غیرمتمرکز کاهش می یابد اما عملکرد کنترلی به علت عدم هماهنگی بدتر می شود. به منظور کاهش بدترشدن عملکرد? یک ارتباط پایین دستی بین طرح های mpc محلی ایجاد می کنیم. هر mpc محلی پیش بینی هایی از جریان خروجی خود را به mpc محلی پایین دست اعلام می کند. با این روش mpc محلی پایین دست یک پیش بینی از جریان ورودی واردشونده به زیرسیستمی که کنترل می کند را در اختیار دارد. از طریق شبیه سازی ها نشان داده شده که ایجاد ارتباط پایین دستی جهت جلوگیری از بدتر شدن قابل توجه عملکرد درmpc غیرمتمرکز کفایت می کند. همچنین نتیجه می گیریم که طرح mpc غیرمتمرکز با چهار mpc محلی که در آن هر نیروگاه توسط یک طرح mpc محلی کنترل می شود مناسب ترین طرح کنترلی می باشد زیرا عملکرد آن قابل قبول بوده و زمان محاسباتی نیز حداقل می باشد. یک دسته شبیه سازی نیز جهت تعیین حساسیت عملکرد کنترلی mpc غیرمتمرکز به محدودیت باند مرده انجام شده است که براساس آن، این محدودیت به وضوح باعث بدتر شدن عملکرد می شود اما می تواند تعداد تنظیم های تخلیه توربین را کاهش دهد که این امر بسیار سودمند بوده و از فرسودگی سریع تجهیزات جلوگیری می کند

اساتید راهنما و مشاور

محسن منتظری