کنترل پیش بین انعطاف پذیر در برابر عیب یک توربین بادی با استفاده از تخمین پارامتر
چکیده
به دلیل وابستگی دیرینه ی اقتصاد جهان به انرژی های فسیلی و نگرانی های فزاینده در مورد آلودگی های محیط زیست و همچنین مسائل سیاسی مرتبط با وابستگی به تنها یک منبع انرژی، متنوع ساختن منابع انرژی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. به طور مشخص، انرژی باد در میان انرژی های تجدید پذیر گزینه ی نویدبخشی است. انرژی باد تقریبا در تمام نقاط کره زمین وجود دارد و برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. مزرعه های بادی معمولا در نواحی کوهستانی و فراساحلی که انرژی باد به وفور یافت می شود قرار دارند که این امر دسترسی به آن ها را پرهزینه می کند. علاوه بر این، توربین های بادی مدرن امروزی بسیار بزرگ و گران قیمت هستند و انتظار می رود قابلیت اطمینان بالایی داشته باشند. علاوه بر افزایش دادن قابلیت اطمینان هر یک از اجزا توربین در مرحله ی ساخت، با بکارگیری روش های هوشمندانه در کنترل توربین همچون معیار های کنترل انعطاف پذیر در برابر عیب می توان زمان های خاموشی توربین بادی را کاهش داد که این امر حداقل از نقطه نظر اقتصادی بسیار سودمند خواهد بود. در این پایان نامه به حل مسئله ی استاندارد کنترل انعطاف پذیر در برابر عیب یک توربین بادی پرداخته ایم. در این مسئله، توربین بادی در یک سطح سیستمی مدل سازی شده و در معرض عیب های مختلف دینامیکی و حسگری قرار دارد. هدف از حل مسئله، طراحی کنترل کننده به نحوی است که در برابر عیب های معرفی شده انعطاف پذیر باشد. برای حل مسئله، یک کنترل کننده با ساختار سلسله مراتبی طراحی کرده ایم. در این ساختار سه لایه وجود دارد که به ترتیب کنترل کننده ی نظارتی، کنترل کننده ی نامی و کنترل کننده ی جبران ساز عیب نامیده می شوند. کنترل کننده ی نظارتی تعیین می کند که توربین بادی می بایست در مد عملکرد بهینه سازی توان و یا مد عملکرد تولید توان ثابت نامی کار کند. کنترل کننده ی نامی یک کنترل کننده ی پیش بین غیرخطی است که تابع هدف و قید های آن با توجه به مد عملکرد که توسط کنترل کننده ی نظارتی تعیین شده، انتخاب می شوند. کنترل کننده ی جبران ساز عیب فرمان های کنترل را به نحوی تعیین می کند که پاسخ سیستم معیوب تا حد امکان به پاسخ سیستم نامی نزدیک باشد. برای این منظور، از یک مدل تطبیقی که دارای پارامتر های مدل عیب هست به همراه یک روش برای به روزرسانی آنها استفاده کرده ایم. برای به روزرسانی پارامتر های مدل عیب در مدل تطبیقی، مسئله ی تخمین پارمتر را به یک مسئله تخمین حالت غیرخطی گسترش یافته تبدیل کرده و این مسئله ی تخمین را یکبار با پیاده سازی تخمین زن افق متحرک و باردیگر با استفاده از تخمین زن فیلتر کالمن توسعه یافته حل کرده ایم. شبیه سازی برای سناریو های مختلف عیب انجام شده است و نتایج شبیه سازی نشان می دهد کنترل کننده ی انعطاف پذیر پیشنهاد شده قادر است عیب های دینامیکی و حسگری را به خوبی جبران کند. نتایج شبیه سازی همچنین نشان می دهد که تخمین زن افق متحرک در تخمین حالت ها و همچنین در تخمین پارامتر های عیب نسبت به تخمین زن فیلتر کالمن توسعه یافته برتری دارد.