کنترل پیش بین
در نشریات گروه برق-
پیشرفت در تکنولوژی و قطعات الکترونیک قدرت موجب شد که ریزشبکه های DC (DC MGs) مورد بهره برداری قرار گیرند که اتصال منابع DC تولید پراکنده (DG) و بارهای DC به سیستم قدرت را تسهیل می کنند. از آنجایی که تقسیم توان میان منابع DG و تنظیم ولتاژ شین های DC، دو هدف مهم کنترلی در این ریزشبکه ها هستند، جهت دستیابی به این اهداف، یک استراتژی کنترلی سلسله مراتبی دولایه در این مقاله پیشنهاد می شود. در لایه اولیه، روش کنترل افتی سنتی به کار گرفته می شود، اما چون این روش قادر به دستیابی به این اهداف به طور هم زمان نیست، لایه کنترل ثانویه پیشنهادی که مبتنی بر استراتژی کنترل ثانویه تناسبی-انتگرالی متوسط گیری توزیع شده مشارکتی (PICDA) است معرفی می گردد تا این چالش ها را مرتفع و به تنظیم ولتاژ دقیق دست یابد. استراتژی PICDA پیشنهادی به سبب عدم نیاز به دانش قبلی از توپولوژی شبکه انعطاف پذیری بالایی دارد و دارای سرعت همگرایی بالایی در رسیدن به مرجع کنترلی است. یک DC MG جزیره ای در محیط نرم افزاری MATLAB/Simulink جهت تائید کارایی روش پیشنهادی شبیه سازی شده و نتایج حاصل از به کارگیری استراتژی کنترل ثانویه پیشنهادی با یک روش توزیع شده دیگر تحت سناریوهای مختلف بهره برداری مقایسه و بررسی شده است و عملکرد بهتر روش کنترل PICDA را تائید می کند.
کلید واژگان: تقسیم توان, تنظیم ولتاژ, ریزشبکه DC, کنترل افتی اولیه, کنترل ثانویه توزیع شدهJournal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers, Volume:21 Issue: 4, 2024, PP 15 -22Improvements in power electronic technology and devices cause DC microgrids (DC MGs) to be utilized in which the integration of DC distributed generation (DG) sources and loads into the power system is facilitated. Since the power sharing between DG sources and DC bus voltage regulation are two important control objectives in these microgrids, a two-layer hierarchical control strategy is implemented in this article to achieve these goals. The traditional drop control method is employed in the primary layer, but since it is not able to achieve these goals simultaneously, therefore, the proposed secondary control layer which is based on the proportional-integral cooperative distributed averaging (PICDA) secondary control strategy is introduced to overcome the challenges and achieve accurate voltage regulation. The proposed PICDA strategy has high flexibility due to the lack of prior knowledge of the grid topology and has a high convergence speed in reaching the control reference point. An islanded DC MG is simulated in MATLAB/Simulink software environment to verify the effectiveness of the proposed method, and the results of the proposed secondary control strategy are compared and analyzed with another distributed method under different operating scenarios, and the outperformance of the PICDA control method is confirmed.
Keywords: DC Microgrid, Distributed Secondary Control, Power Sharing, Primary Droop Control, Voltage Regulation -
امروزه با توسعه روزافزون شبکه های قدرت و روند رو به رشد استفاده از وسایلی با عملکرد غیر خطی ، نظیر مبدلهای قدرت در صنعت برق که منجر به افزایش آلودگی هارمونیکی در شبکه های برق میشود ،اعوجاجهای هارمونیکی باعث ایجاد مشکلات خاصی در شبکه های قدرت می شوند. از جمله این مشکلات می توان به عدم عملکرد مناسب تجهیزات و نیز کاهش عمر و پایین آمدن راندمان دستگاه ها اشاره نمود. در چنین حالتی مطالعه هارمونیکها و ارائه یک سری قواعد و مقررات اجتناب ناپذیری خواهد بود. محدودنمودن اعوجاج هارمونیکی هم از نظر شرکتهای برق و هم از نظر مشترکین لازم می باشد. شرکتهای برق باید محدودیتهایی را ارائه نمایند تا از آسیب دیدگی تجهیزات مشترکین، اعم از مشترکین خانگی و صنعتی جلوگیری شود. از طرف دیگر با توجه به اینکه ایجاد یک موج کاملا سینوسی از طرف شرکتهای برق نمی تواند تضمین شود، لذا مشترکین باید اعوجاجهای تولیدشده توسط تجهیزات خودرا محدود نمایند.هارمونیکها می تواند مشکلاتی از قبیل ایجاد اعوجاج در ولتاژ خروجی، کاهش کیفیت توان و تداخل با مدارهای مخابراتی را ایجاد کند،بایستی راهکارهایی جهت کاهش میزان این آلودگیها در شبکه اتخاذ گردد. نصب فیلترهای هارمونیکی میتواند تا حدود زیادی مشکل فوق را کاهش دهد. آنچه در این مقاله به عنوان معیار وشاخص بهبود کیفیت توان مورد استفاده قرار گرفته ،شامل شاخص فنی مهم شبکه توزیع،یعنی بهبود کیفیت توان وحذف هارمونیک ها با استفاده از فیلتر اکتیو موازی است.تابع هدف تعریف شده که برای کمینه سازی مورد استفاده قرار گرفته فیلتر اکتیو موازی با کنترل کننده ی فازی میباشد،مدل ارائه شده با تغییرات قوانین فازی وتحت شرایط دینامیکی بار شبیه سازی شده است. مدل ارائه شده فرایند جبران خسارات سنجشی و بر اساس عملکرد منبع جریان است که یک رویکرد متفاوت از روش های مرسوم می باشد.
کلید واژگان: الکترونیک قدرت, کیفیت توان, فیلتر اکتیو شنت, کنترل کننده منطق فازی, کنترل کننده جریان, باند هیسترزیس -
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، سال بیست و پنجم شماره 2 (پیاپی 87، تابستان 1403)، صص 103 -114
در ژنراتور القایی تغذیه دوسویه، سیم پیچ های استاتور مستقیما به شبکه متصل می شوند؛ در صورتی که سیم پیچ های روتور از طریق مبدل های الکترونیک قدرت به شبکه متصل می شوند. این مبدل ها شامل Back-to-Back و مبدل های ماتریسی مستقیم و غیرمستقیم هستند. مبدل های Back-to-Back دارای ساختار دومرحله ای می باشند که تلفات نسبتا بالا و با وجود خازن لینک DC، حجم و وزن زیادی دارند. در این مقاله برای برطرف کردن مشکل مبدل Back-to-Back ، مبدل های ماتریسی جایگزین این مبدل پیشنهاد می گردد و از کنترل مستقیم توان در ژنراتورهای القایی تغذیه دوسویه با استفاده از مبدل ماتریسی استفاده شده است. این مبدل در طول تغییرات توان مرجع و توربین به خوبی مقادیر مرجع را دنبال می کند. چالش اصلی استفاده از مبدل ها این است که باعث ایجاد هارمونیک و نوسانات توان می شوند که برای برطرف کردن این مشکل از فیلتر پسیو هیبریدی در ورودی و خروجی مبدل ماتریسی استفاده شده که باعث کاهش نوسانات توان های اکتیو و راکتیو و بهبود THD جریان و کیفیت توان می شود. به علاوه پاسخ دینامیکی دقیق به هنگام تغییرات توان مرجع دارد و این عدم نیاز به حلقه های کنترل جریان، باعث ایجاد ساختار ساده با کمترین محاسبات شده است. نتیجه حاصل از روش پیشنهادی با استفاده از فیلتر و بدون فیلتر مقایسه می شود که نتایج نشان از عملکرد خوب و برتری استفاده از فیلتر دارد.
کلید واژگان: ژنراتور القایی تغذیه دوسویه, فیلتر پسیو هیبریدی, کنترل مستقیم توان, مبدل ماتریسیIn two-way feeding induction generators, the stator coils connect directly to the grid, while the rotor coils connect through power electronic converters. Back-to-Back (BTB) converters are commonly used but suffer from high losses, size, and weight due to their two-stage structure and DC link capacitor. This paper proposes replacing BTB converters with matrix converters for improved efficiency and compactness. The proposed method utilizes direct power control in the matrix converter for superior tracking of reference values during changes in both reference and turbine power. However, power electronic converters can introduce harmonics and power fluctuations. To address this, a passive hybrid filter is employed at the converter's input and output. This filter reduces active and reactive power fluctuations, improves Total Harmonic Distortion (THD), and enhances overall power quality. Additionally, the matrix converter's fast dynamic response to reference power changes eliminates the need for complex current control loops, resulting in a simpler structure with minimal calculations. The paper compares the performance of the proposed method (matrix converter with filter) against scenarios with and without a filter. The results demonstrate the filter's effectiveness and superiority in achieving optimal performance.
Keywords: Bidirectional Power Induction Generator, Passive Hybrid Filter, Direct Power Control, Matrix Converter -
ریزشبکه هیبرید مفهوم جدیدی است که در دهه های اخیر و بر اساس نیاز سیستم های قدرت تجدید ساختار یافته معرفی شده است. یکی از مهمترین چالش های ریزشبکه در حالت جزیره ای، تنظیم و تثبیت فرکانس است.در این مقاله، یک کنترل کننده فازی PID مرتبه کسری برای تثبیت فرکانس معرفی شده است. وجود مرتبه کسری در سیستم کنترل کننده باعث بهبود پایداری و سرعت پاسخگویی کنترل کننده در شرایط مختلف می شود. تعیین ضرایب کنترل کننده چالش مهمی محسوب می شود که از روش های مختلفی می توان برای انجام آن استفاده نمود. در این تحقیق برای تعیین ضرایب کنترل کننده پیشنهادی، از الگوریتم بهینه سازی Cheetah استفاده شده است. این الگوریتم دارای قابلیت های مهمی از جمله: جلوگیری از همگرایی زودرس و عدم گرفتاری در بهینه محلی است که باعث تمایز آن نسبت به سایر الگوریتم ها می شود. لازم به ذکر است که ساختار کنترلی بکار گرفته شده از نوع کنترل متمرکز می باشد؛ به گونه ای که سیگنال کنترلی به واحدهای منابع ذخیره انرژی و دیزل ژنراتور ارسال می گردد. برای مدلسازی دقیق تر منابع ذخیره انرژی، بلوک های محدود کننده در خروجی این منابع لحاظ شده است. برای ارزیابی عملکرد کنترل کننده پیشنهادی، نتایج حاصل از آن با کنترل کننده های دیگری مانند PID کلاسیک، PID مرتبه کسری و فازی PID بهینه شده با دیگر الگوریتم-های بهینه سازی مانند GA، PSO و SCA با در نظر گرفتن چندین معیار اندازه گیری خطا شامل: IAE، ISE، ITAE و ITSE مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کنترل کننده پیشنهادی با داشتن کمترین مقدار خطا و بیشترین سرعت همگرایی، دارای عملکرد مطلوب و قابل قبول نسبت به دیگر کنترل کننده های ذکر شده می باشد.کلید واژگان: کنترل بار-فرکانس, ریزشبکه هیبرید جزیره ای, کنترل کننده فازی PID مرتبه کسری, الگوریتم بهینه ساز CheetahHybrid microgrid is a new concept that has been introduced in recent decades based on the needs of power systems. One of the most important challenges of the islanded microgrid is frequency regulation. In this paper, a fractional order fuzzy PID controller is introduced to stabilize the frequency. The presence of a fractional order in the controller system improves the stability and response speed of the controller in different conditions. Determining the controller coefficients is an important challenge that can be done using different methods. This paper uses Cheetah optimization algorithm because of its important features such as: preventing premature convergence and not getting stuck in the local optimum, which differentiates it from other algorithms. It should be noted that the structure of the proposed controller is a centralized control type, in which the control signal is sent to the units of energy storage sources and diesel generator. For more accurate modeling of energy storage resources, limiting blocks are included in the output of these resources. To evaluate the performance of the proposed controller, its results have been compared with other controllers, namely: classic PID, fractional order PID and fuzzy PID controllers optimized with other optimization algorithms such as PSO, SCA and GA, using several criteria including: IAE, ISE, ITAE and ITSE. The results show that the proposed controller has the lowest error in terms of error measurement criteria and the highest speed of convergence, with optimal and acceptable performance relative to other controllers are mentioned..Keywords: Load Frequency Control, Hybrid Islanded Microgrid, Fractional Order Fuzzy PID Controller, Cheetah Optimizer Algorithm
-
کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID)، یک الگوریتم و روش کنترل حلقه بسته با بهره گیری از مفهوم بازخوردی است که در بسیاری از فرایندهای صنعتی برای کنترل سرعت موتورهای DC، کنترل فشار، کنترل دما و غیره به کار می رود. در این مقاله به طراحی و تنظیم مقادیر بهینه پارامترهای کنترل کننده PID پرداخته شده است. جهت این کار یک جسم افقی با رسانایی های متفاوت انتخاب شد تا به کنترل دمای آن با تغییر شار حرارتی پرداخته شود. سپس سیستم مورد مطالعه در فضای حالت نوشته شد. که در این روش به کمک تفاضل محدود معادلات با مشتقات جزئی را به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل کرده سپس کنترل کننده مناسب جهت کنترل دما طراحی گردید. نتایج نشان می دهد برای پایداری سیستم هایی با رسانایی گرمایی ضعیف (مقدار α کوچک) باید باشد. برای سیستم هایی با رسانایی گرمایی متوسط باید1/0 باشد. برای سیستم هایی با رسانایی گرمایی قوی (مقدار α بزرگ) باید انتخاب کرد. با توجه به بهینه سازی انجام شده Kd در هر سه حالت مقداری کوچک بود بنابراین می توان از کنترل کننده PI در چنین سیستم هایی استفاده کرد.کلید واژگان: کنترل کننده PID, کنترل دما, انتقال حرارت هدایتی, جسم افقی رساناPID controller is a closed-loop control algorithm and method using the concept of feedback that is used in many industrial processes to control the speed of DC motors, pressure control, temperature control, and so on. For this purpose, a horizontal object with different conductivities was chosen to control its temperature by changing the heat flux. Then, the studied system was written in the state space. In this method, partial differential equations were converted into ordinary differential equations with the help of finite difference, then a suitable controller was designed for temperature control. In this method, the differential equations expressing the process were written as simultaneous first order differential equations. The results show that for the stability of systems with poor thermal conductivity (small α value), should be K_p/K_i =10. For systems with medium thermal conductivity should be K_p/K_i =0.1. For systems with strong thermal conductivity (large α value) should be K_p/K_i =1. According to the optimization done, Kd was a small value in all three cases, so the PI controller can be used in such systems.Keywords: PID Controller, Temperature Control, Conductive Heat Transfer, Conductive Horizontal Object
-
نشریه فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز، سال چهارم شماره 2 (پیاپی 14، تابستان 1404)، صص 17 -34
ریزشبکه های جریان متناوب (AC) جایگاه مرکزی در تحقیقات را از زمان تکامل مفهوم ریزشبکه به خود اختصاص داده اند. در این مقاله مروری کوتاه از راهبرد های کنترلی و علمیاتی برای ریزشبکه های AC ارائه شده است. ریزشبکه های AC از منابع انرژی تولید پراکنده و بارهای مختلف تشکیل شده که با استفاده از باس AC به هم و از طریق مبدل الکترونیکی قدرت به یک ماشین سنکرون متصل می شوند. ساختار مختلط ریزشبکه جریان متناوب باعث کاهش اینرسی می شود که انحراف فرکانس و نرخ تغییر فرکانس را افزایش می دهد و باعث حساس تر شدن پایداری کلی سیستم قدرت نسبت به اختلال ها می گردد. برای تولید ثابت همه واحدهای تولیدی نیاز به یک روش کنترل مناسب است. اعمال کنترل سلسله مراتبی مناسب باعث انعطاف پذیری سیستم می شود به طوری که ادغام واحدهای توان توزیع شده بیشتری در سیستم امکان پذیر است. راهبرد کنترل سلسله مراتبی در هر سه نوع ریزشبکه کاربرد فراوانی دارد. کنترل متمرکز، کنترل غیرمتمرکز و کنترل توزیع سه راهبرد کنترل اساسی بر اساس روش ارتباطی هستند. اشکال اصلی در طرح های کنترلی که مبتنی بر کانال های ارتباطی هستند، قابلیت اطمینان ضعیف در صورت خرابی پیوندهای ارتباطی است. همچنین دو حالت کار ریزشبکه متصل به شبکه و جزیره ای اشاره شده است. کنترل صحیح ریزشبکه در هر دو حالت عملیاتی با چالش ها متفاوتی مواجه است. این مطالعه برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای و توسعه راهبردهای کنترلی در مورد ریزشبکه های ac برای تحقیقات آینده مفید خواهد بود.
کلید واژگان: انرژی تجدیدپذیر, راهبردهای کنترلی, ریزشبکه, کنترل سلسله مراتبی, منابع تولید پراکندهJournal of Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System, Volume:4 Issue: 2, 2024, PP 17 -34Alternating current (AC) microgrids have occupied a central position in research since the evolution of the microgrid concept. In this article, a brief review of control and scientific strategies for AC microgrids is presented. AC microgrids consist of distributed energy sources and different loads, which are connected to a synchronous machine using an AC bus and through a power electronic converter. The mixed structure of alternating current microgrid reduces inertia, which increases frequency deviation and frequency change rate, and makes the overall stability of the power system more sensitive to disturbances. For constant production of all production units, a proper control method is needed. Applying appropriate hierarchical control makes the system flexible, so that it is possible to integrate more distributed power units in the system. Hierarchical control strategy is widely used in all three types of microgrids. Centralized control, decentralized control and distributed control are three basic control strategies based on the communication method. The main problem in control schemes based on communication channels is poor reliability in case of communication link failure. Also, two working modes of the microgrid connected to the network and island are mentioned. The correct control of the microgrid in both operating modes faces different challenges. This study will be useful for the comparative analysis and development of control strategies for AC microgrids for future research.
Keywords: Renewable Energy, Control Strategies, Microgrid, Hierarchical Control, Distributed Generation Resources -
پایداری و قابلیت اطمینان با توجه به ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر و ماهیت دینامیکی تقاضای بار در سیستم های قدرت اهمیت زیادی پیدا کرده است. پایداری فرکانس یک شاخص مهم کیفیت توان در سیستم های قدرت الکتریکی است. کنترل فرکانس بار با حفظ فرکانس سیستم در مقدار نامی نقش مهمی در عملکرد کارآمد و تضمین پایداری سیستم قدرت دارد. هرگونه اغتشاش ناگهانی در بار مصرفی می تواند باعث تغییرات در تبادل توان در خط انتقال بین ناحیه ها و ایجاد نوسانات فرکانس در سیستم قدرت شود. هدف از این تحقیق تحلیل و شبیه سازی رفتار دینامیکی کنترل بار فرکانس در سیستم قدرت تک ناحیه ای است که از دو منبع انرژی توربین حرارتی مجهز به پیش-گرمکن و توربین آبی مجهز به جبران ساز گذرای افتی تشکیل شده است. همچنین تاثیر سیستم فتوولتائیک بر تغییرات انحراف فرکانس در سیستم قدرت بررسی شده است. معادلات مرتبه اول سیستم قدرت در فضای حالت بیان شده و مدهای سیستم تعیین شده است. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار سیمولینک/متلب و تحلیل مدل با استفاده از تحلیل مقادیر ویژه ماتریس سیستم، رفتار دینامیکی سیستم قدرت به ازای تغییرات در بار مصرفی نشان می دهند.
کلید واژگان: توربین آبی, توربین بخار, رفتار دینامیکی, سیستم فتوولتائیک, کنترل فرکانس بارStability and reliability have become very important due to the integration of renewable energy sources and the dynamic nature of load demand in power systems. Frequency stability is an important indicator of power quality in electrical power systems. Load frequency control by maintaining the system frequency at the nominal value plays an important role in the efficient operation and ensuring the stability of the power system. Any sudden disturbance in the load can cause changes in the power exchange in the transmission line between regions, and create frequency fluctuations in the power system. The purpose of this research is to analyze and simulate the dynamic behavior of load frequency control in a single-zone power system consisting of two energy sources: a thermal turbine equipped with a preheater and a hydro turbine equipped with a transient drop compensator. The effect of the photovoltaic system on frequency deviation changes in the power system has also been investigated. The first-order equations of the power system are expressed in state space and the modes of the system have been determined. The simulation results using Simulink/MATLAB software and model analysis using eigenvalue analysis of the system matrix show the dynamic behavior of the power system for changes in the consumed load.
Keywords: Dynamic Behavior, Hydro Turbine, Load Frequency Control, Photovoltaic System, Steam Turbine -
نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند، سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 38، تابستان 1403)، صص 79 -103
امروزه موتورهای الکتریکی کاربردهای گسترده ای در بخش خانگی، تجاری و صنعتی برای مصرف بهینه انرژی الکتریکی، طراحی و ساخت موتورهای پربازده، و... مورد توجه زیادی قرار گرفته اند و گسترش روزافزون زیادی دارند در این بین موتورهای DC بدون جاروبک یا (BLDCM) با دلایلی همچون بهره بالا، روش کنترل آسان و قابلیت اطمینان زیاد، چگالی توان و گشتاور زیاد در بسیاری از کاربردهای صنعتی و غیرصنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند و روز به روز استفاده از آنها بیشتر می شود. یک مزیت خیلی بزرگ موتورهای DC بدون جاروبک بهره وری بالا است زیرا این موتورها می توانند با حداکثر نیروی چرخشی (گشتاور) به طور پیوسته کنترل شوند. در مقابل موتورهای دارای جاروبک فقط در نقاط معینی از چرخش به حداکثر گشتاور می رسند. دومین مزیت قابلیت کنترل BLDCM را می توان با استفاده از مکانیزم بازخورد کنترل کرد تا دقیقا گشتاور و سرعت چرخش مورد نظر را تحویل دهند. موتورهای DC بدون جاروبک بدلیل نبود جاروبک از دوام بالا و تولید تولید سروصدای کم الکتریکی برخوردارند. در استفاده از موتورهای جاروبک دار، جاروبک و کموتاتور در اثر تماس مداوم متحرک فرسوده می شوند و همچنین جرقه هایی را ایجاد می کنند برای همین موتورهای BLDC اغلب در مواردی که جلوگیری از نویز برق مهم است ترجیح داده می شوند. در این مقاله به بررسی روش های مختلف کنترل موتورهای DC بدون جاروبک BLDC پرداخته می شود و جنبه های مختلف این موتورها و نتایج شبیه سازی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
کلید واژگان: موتورهای DC بدون جاروبک (BLDCM), کنترل سرعت, کنترل بدون حسگر, ضربان گشتاور, خازن الکترولیتی, پالس فرکانس بالاNowadays, electric motors are widely used in the domestic, commercial and industrial sectors for the optimal consumption of electric energy, the design and construction of high-efficiency motors, etc. Meanwhile, brushless DC motors or (BLDCM) have been used in many industrial and non-industrial applications for reasons such as high efficiency, easy control method and high reliability, power density and high torque, and their use is increasing day by day. increase. A very big advantage of brushless DC motors is high efficiency because these motors can be continuously controlled with maximum rotational force (torque), in contrast to brush motors, which reach maximum torque only at certain points of rotation. The second advantage of BLDCM controllability is that it can be controlled using a feedback mechanism to deliver exactly the desired torque and rotation speed. Brushless DC motors have high durability and produce low electrical noise due to the absence of brushes. In the use of brushed motors, the brush and commutator are worn out due to continuous moving contact and also create sparks, therefore BLDC motors are often preferred in cases where it is important to prevent electrical noise. In this article, various control methods of BLDC brushless DC motors are discussed and various aspects of these motors and simulation results are discussed
Keywords: Brushless DC Motors (BLDCM), Speed Control, Sensorless Control, Torque Pulse, Electrolytic Capacitor, Pulse High Frequency -
کنترل پیش بین مدل داده محور مستقیم برای سیستم های خطی پارامتر متغیر چندوجهی در حضور نویز اندازه گیری
در این مقاله، کنترل کننده پیش بین مدل داده محور برای سیستم های خطی پارامترمتغیر توسعه داده شده است. کنترل کننده های مدل-مبنا، به طور قابل توجهی وابسته به دقت مدل هستند. در مقابل، روش های داده محور یا جایگزین مدل شده یا اطلاعات دینامیکی آن را در طراحی وارد می کنند. در این مقاله، از رویکرد مستقیم در روش های داده محور برای مراحل مختلف طراحی کنترل کننده، منجمله پیش بینی رفتار آینده، استفاده می شود که در سال های اخیر توجه زیادی به آن جلب شده است. علاوه بر آن، با استفاده از یک چارچوب طراحی شده از قبل برای رویکرد پیشنهادی، ضمانت های پایداری و بازگشت پذیری آن به عنوان اولین نوآوری این تحقیق ارائه شده است. در ادامه، چارچوب مبنای روش کنترل کننده پیش بین مدل داده محور مستقیم برای سیستم های LPV، توسعه داده شده است. صورت توسعه یافته جدید، با هدف توانمندسازی کنترل کننده در مقابله با نویز اندازه گیری، به عنوان نوآوری بعدی مقاله معرفی شده است. به منظور بررسی عملکرد روش پیشنهادی، شبیه سازی برروی موتور جریان مستقیم انجام شده است. نتایج شبیه سازی، نشان دهنده کارآمدی رویکرد ارائه شده در مقایسه با روش های مشابه است که اخیرا در مقالات گزارش شده اند.
کلید واژگان: کنترل پیش بین مدل, کنترل داده محور, سیستم خطی پارامترمتغیر, نویز اندازه گیریIn this paper, an extension for Data-Driven Model Predictive Control for Linear Parameter Varying systems is presented. Model-based controllers are highly dependent on model precision. On the other hand, data-driven methods are either replaced with the model or import its dynamic data into the design. Throughout this paper, direct data-driven approaches, which have gained considerable attention in recent years, are used in designing different parts of the controller, including future predictions. In addition, the stability and recursive feasibility guarantees are presented as the first novelty of this research with respect to a prior platform for data-driven approach. Furthermore, the base platform of direct DD-MPC for LPV systems is extended. The new developed form with the goal of robustness against measurement noise is defined as the next novelty of this paper. In order to check the performance of the proposed method, simulations on DC motor are applied. The results show effectiveness of the proposed approach as compared with similar approaches reported in the literature.
Keywords: Model Predictive Control, Data-Driven Control, Linear Parameter Varying System, Measurement Noise -
This article addresses the problem of sliding mode control (SMC) for discrete-time delayed singular Markovian jump systems (MJSs) subject to parameter uncertainties and both of matched/mismatched disturbances. The transition probabilities of the Markov chain are considered to have partially unknown entries. Firstly, a sliding surface is proposed by taking the singular matrix into account, and hence the resultant dynamics of the sliding mode system becomes a full order delayed singular MJS. Secondly, the problem of bounded real lemma for the dynamics of the sliding mode system is investigated using the Lyapunov–Krasovskii functional. A delay-dependent solvability condition for the desired sliding surface is derived as linear matrix inequalities (LMIs), which guarantees that the dynamics of the sliding mode system to be robust stochastically admissible and satisfies the performance. The slack matrix technique is utilized together with the delay partitioning approach to diminish the conservatism of the obtained condition. Thirdly, a sliding mode controller is synthesized to ensure that the sliding surface is reachable. Finally, two numerical examples are given to show the improved conservatism and the adequacy of the proposed design method.Keywords: Sliding Mode Control (SMC), Markovian Jump Systems (Mjss), Delayed Singular Systems, Lyapunov-Krasovskii Functional, H, ∞ Control
-
امروزه، با توجه به رشد روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی و نفوذ بالای منابع انرژی تجدید پذیر، نوسانات فرکانس به عنوان یک چالش اساسی پیش روی بهره برداران سیستم های قدرت قرار دارد. لذا، در این مقاله، با دیدگاهی جدید، مسئله کنترل فرکانس- بار بر اساس شاخص های (1) حداکثر دامنه انحراف فرکانس و (2) انتگرال زمانی قدرمطلق خطا برای یک سیستم قدرت دوناحیه ای به هم پیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، سیستم مورد مطالعه از منابع تولیدی حرارتی، گازی، برق آبی و همچنین، منابع تولیدی تجدیدپذیر بادی و خورشیدی تشکیل شده است. در ساختار دوناحیه ای به هم پیوسته پیشنهادی، عوامل غیرخطی شامل باند سکون گاورنر و محدودیت های نرخ تولید در نظر گرفته شده است. برای کنترل فرکانس سیستم مورد مطالعه، از کنترل کننده مرتبه کسری TID به دلیل ساختار ساده و دقت بالا استفاده شده که ضرایب آن توسط الگوریتم ژنتیک بهینه می شوند. بعلاوه، عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده PID از نظر پارامترهای دینامیکی مانند دامنه انحرافات فرکانس، زمان نشست و سرعت رسیدن به پایداری، مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی ساختار پیشنهادی در محیط MATLAB/SIMULINK بیانگر این است که کنترل کننده TID دامنه انحراف فرکانس را 85/97% و زمان نشست را 77% نسبت به کنترل کننده PID بهبود داده است و بنابراین، برای اهداف کنترل فرکانس تحت شرایط مختلف بهره برداری کارآیی مطلوب تری دارد.کلید واژگان: انتگرال زمانی قدرمطلق خطا, حداکثر دامنه انحراف فرکانس, سیستم قدرت دوناحیه ای به هم پیوسته, کنترل فرکانس- بار, کنترل کننده TID, الگوریتم ژنتیک, منابع تولیدی تجدیدپذیر بادی و خورشیدیNowadays, with an increasing demand for electrical energy and the high penetration of renewable energy sources, frequency fluctuations pose a significant challenge to power system operators. In this paper, the frequency-load control problem based on the measures of (i) peak overshoot of frequency deviation and (ii) integral of time-weighted absolute error is explored from a new perspective for an interconnected, two-area power system. To this end, the proposed interconnected two-area power system includes thermal, gas, and hydro power generation sources as well as wind and solar renewable energy sources. Additionally, and from a technical perspective, nonlinear factors including dead-band governor and generation rate constraints are also taken into account for the newly developed interconnected two-area power system. To control the frequency, a fractional-order TID controller is widely employed due to its simple structure and high accuracy, the coefficients of which were optimized by a well-adjusted genetic algorithm. For comparison purposes, the performance of the suggested TID controller is compared with a PID controller in terms of dynamic parameters such as frequency deviation range, settling time, and stability speed. Simulation of the proposed interconnected two-area power system in the MATLAB/SIMULINK environment indicates that under various operating conditions the proposed TID controller exhibits better effectiveness and efficiency compared with the PID controller in terms of improving dynamic parameters.Keywords: Integral Of The Absolute Time Error, Maximum Frequency Deviation Range, Interconnected Two-Area Power System, Frequency-Load Control, TID Controller, Genetic Algorithm, Wind, Solar Renewable Energy Sources
-
سیستم های اویلر - لاگرانژ دسته ای وسیع از سیستم های دینامیکی را در بر می گیرد و می تواند شامل سیستم های الکتریکی، مکانیکی، رباتیکی و... باشد. در این مقاله، یک روش کنترلی مبتنی بر رویتگر اغتشاش برای یک شبکه چند عاملی شامل تعدادی عامل اویلر - لاگرانژی توسعه داده می شود. هدف کنترلی، رسیدن کلیه عوامل به موقعیت یکسان در دو حالت بدون رهبر و دارای رهبر است. در روش کنترلی مبتنی بر رویتگر اغتشاش، اغتشاش خارجی سیستم که در اثر عدم قطعیت دینامیکی سیستم یا اغتشاش خارجی است، تخمین زده و از مقدار تخمین زده شده در قانون کنترل استفاده می شود. مزیت اصلی روش پیشنهادی آن است که برخلاف روش های کنترل تطبیقی مرسوم، بدون نیاز به اطلاعات ساختار دینامیکی سیستم می تواند بر عدم قطعیت دینامیکی غلبه کند. تحلیل پایداری کنترل کننده پیشنهادی با استفاده از تئوری لیاپانوف ارائه می شود و صحت سنجی آن ازطریق شبیه سازی انجام می شود.کلید واژگان: دینامیک اویلر - لاگرانژ, رویتگر اغتشاش, سیستم های چند عاملی, کنترل همگام سازیEuler-Lagrange systems include a wide class of dynamic systems such as electrical, mechanical and robotic systems. In this paper, a disturbance observer-based control methodology is developed for a multi-agent network including several agents with Euler-Lagrange motion dynamics. The control objective is to reach the same position by all agents in both leader-less or leader-follower situations. The proposed control scheme estimates the disturbance term due to the dynamic uncertainties, and the estimated value is utilized in the control law as a feedforward term. In contrast to the existing adaptive control methodologies for handling uncertainties, the proposed scheme guarantees satisfactory performance in the presence of uncertainty without the need for a dynamic structure of the system. Stability analysis of the proposed scheme is done using the Lyapunov theory. The effectiveness of the proposed method is validated by simulation studies for regulation and tracking objectives in leader-follower cases and consensus objectives in leaderless scenarios.Keywords: Euler-Lagrange Dynamics, Disturbance Observer, Multi-Agent Systems, Synchronization Control
-
حلقه های کنترل پسخور مکانیزم هایی پنهان ولی فراگیر در دنیای مدرن امروز هستند. تکنولوژی کنترل کنونی از رویکرد طراحی سیستم های کنترل پیشرفته مبتنی بر مدل استفاده می کند. تفکر فلسفی پشت این نوع طراحی ها رویکرد مکانیکی-حداقل گرا مبتنی بر استقرا دارد. با وجود دستاوردهای برجسته رویکرد مبتنی بر مدل در حل مسائل، این گونه ادعا می شود که سیستم های کنترل مبتنی بر داده با رویکرد فلسفی مبتنی بر استنتاج اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. کنترل ابطال ناپذیر به عنوان یک نتیجه قابل توجه از این تفکر فلسفی، در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد.
کلید واژگان: کنترل مبتنی بر مدل, کنترل مبتنی بر داده, فلسفه ابطال پذیری, کنترل ابطال ناپذیرFeedback control loops are hidden but ubiquitous mechanisms all around the modern world. The current control technology utilizes model-based advanced control systems design. The philosophical background thought behind such designs is an inductivism-based reductionist-mechanistic approach. Despite its outstanding problem-solving achievements, it is argued that a deduction-based philosophical approach in the form of data-driven control system design has emerged. Unfalsified control is a notable outcome of philosophical thinking and is briefly reviewed.
Keywords: Model-Based Control, Data-Driven Control, Falsification Philosophy, Unfalsified Control -
سیستم کنترل فرکانس بار در سیستم قدرت با نیروگاه توربین گازی: تحلیل پایداری به ازای تغییرات پارامترها
نوسانات توان الکتریکی در سیستم قدرت زمانی اتفاق می افتد که تعادل بین تقاضای توان مصرفی و توان تولیدی در یک دوره زمانی وجود نداشته باشد. فرکانس تقریبا باید در همه نقاط سیستم قدرت ثابت باشد. از سیستم کنترل فرکانس بار (کنترل سطح دوم) برای حفظ فرکانس در مقادیر نامی یا نزدیک به آن استفاده می شود. هدف از کنترل توان اکتیو، حداقل کردن تغییرات فرکانس برای رسیدن به پایداری سیستم قدرت تا حد قابل قبول است. در این مقاله هدف مطالعه و شبیه سازی سیستم کنترل فرکانس بار در سیستم قدرت با نیروگاه توربین گازی است. فرکانس به پارامترهای سیستم قدرت بستگی دارد و تفییرات در پارامترها باعث ایجاد انحراف جزئی در فرکانس سیستم می شود. نتایج شبیه سازی در حوزه زمان با استفاده از نرم افزار متلب تعیین شده است. مدهای سیستم به ازای پارامترهای مختلف سیستم بررسی شده و تاثیر تغییرات پارامترها بر پایداری سیستم قدرت نشان داده شده است.
کلید واژگان: نیروگاه توربین گازی, کنترل فرکانس بار, مدهای سیستم, تحلیل پایداریOscillations in electrical power occur in the power system when there is no balance between the demand for power consumption and power generation in a period of time. The frequency should be almost constant at all points of the power system. The load frequency control system (second level control) is used to maintain the frequency in nominal values or close to it. The purpose of active power control is to minimize frequency changes to achieve acceptable power system stability. In this article, the aim is to study and simulate the load frequency control system in the power system with gas turbine power plant. The frequency depends on the parameters of the power system and the differences in the parameters cause a slight deviation in the frequency of the system. The simulation results in the time domain have been determined using MATLAB software. System modes are checked for different system parameters and the effect of parameter changes on power system stability is shown.
Keywords: Gas Turbine Power Plant, Load Frequency Control, System Modes, Stability Analysis -
در این مقاله، به طراحی، ساخت و تست گشتاوردهنده مغناطیسی سه محوره مجتمع بر برد درایور ماهواره مکعبی مطابق با الزامات نمونه خارجی شرکت ISIS پرداخته می شود. گشتاوردهنده های مغناطیسی بر اساس الزامات مشخص شده ماموریتی، یک میدان مغناطیسی در اطراف ماهواره تولید می کنند که با میدان مغناطیسی کره زمین در تعامل بوده و یک گشتاور در ماهواره تولید کرده و به این ترتیب مومنتم زاویه ای ماهواره قابل تغییر و کنترل خواهد بود. استفاده از این عملگرها در زیر سیستم کنترل وضعیت از مزایایی مانند عدم نیاز به مواد سوختی (مانند تراسترها)، توان مصرفی پایین، عدم وجود قطعات متحرک بهره برده و به ویژه در ماهواره های مکعبی از محبوبیت بالایی برخوردار می باشند. تمرکز فضای طراحی در به حداکثر رساندن ممان دوقطبی مغناطیسی برای یافتن بردار پاسخ شامل تعداد دور، طول و شعاع هسته برای گشتاوردهنده های هسته دار و تعداد دور و ابعاد هسته غیرمغناطیسی برای هسته هوا است. طراحی مشخصات سیم پیچ ها بر اساس روش بهینه سازی تکرارپذیر برنامه ریزی درجه دوم متوالی SQP تحت محدودیت های نابرابری الزاماتی مانند جرم، توان و... با هدف رسیدن به ممان دوقطبی مغناطیسی Am2 2/0 انجام گرفته است. این گشتاوردهنده های مجتمع سه محوره به همراه درایور مربوطه توسط سنسور مغناطیس سنج HMR2300 شرکت Honeywell بعد از انداز گیری میدان مغناطیسی تولیدی با استفاده از رابطه ممان دوقطبی مغناطیسی صحه گذاری گردید. نتایج بدست آمده حاکی از برآورده کردن مشخصات مدنظر نمونه خارجی می باشد.کلید واژگان: ماهواره مکعبی, کنترل وضعیت ماهواره, گشتاوردهنده مغناطیسی, بهینه سازیIn this paper, the design, fabrication and testing of an integrated three-axis magnetic torque on the cube satellite driver range in accordance with the requirements of ISIS's external sample. Based on the specified mission requirements, magnetic torque generators generate a magnetic field around the satellite that interacts with the Earth's magnetic field and produces a torque on the satellite, so that the satellite's angular momentum can be changed and controlled. The use of these actuators in the status control system has advantages such as no need for fuel (such as thrusters), low power consumption, lack of moving parts and is especially popular in cubic satellites. The focus of the design space is on maximizing the magnetic dipole moment to find the response vector, including the number of turns, the length and radius of the core, and the number of turns and dimensions of the non-magnetic nucleus for the air core. The design of the windings based on the optimization method of sequential quadratic SQP programming under the constraints of inequality requirements such as mass, power, etc. has been done with the aim of achieving a magnetic dipole moment of 0.2 Am2. This three-axis integrated torques with their integrated drivers were calibrated by Honeywell's HMR2300 magnetometer sensor after measuring the generated magnetic field using a magnetic dipole moment relationship. The results show that the specifications of the designed sample are met.Keywords: cubesats, ADS subsystem, magnetorquer, Optimization
-
از جمله عوامل مهمی که همواره در مطالعات سیستم قدرت مورد بحث وبررسی قرار می گیرد، مسئله پایداری سیستم قدرت است. در این مقاله کنترل زاویه بار یک ژنراتور سه فاز سنکرون نیروگاه بخار با غلبه بر نوسانات زاویه بار در هر دو شرایط گذرا و ماندگار سیستم و گسترش حیطه عملکرد پایدار ژنراتور ارائه شده است. ابتدا معادلات فضای حالت خطی نیروگاه بخار حول نقطه کار استخراج شده است. سپس براساس مقادیر منفرد هانکل، مدل به مرتبه 6 تقریب زده شده و بر مبنای آن کنترلر تناسبی، مشتقی و انتگرال گیر زاویه بار ارائه شده است. در ادامه با استفاده از الگوریتم بهینه سازی حسابی، ضرایب کنترلر با دو رویکرد کاهش زمان نشست و کاهش میزان فراجهش پاسخ پله تنظیم شده است. پایداری توان خروجی کنترل کننده پیشنهادی نیز با استفاده از معیارهای پایداری بود و نایکوئیست مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم بهینه سازی حسابی در کنترل زاویه بار ژنراتور سنکرون سه فاز نسبت به کنترلر فازی و الگوریتم های ژنتیک و شاهین هریس، از عملکرد مناسب تری برخوردار است. به عنوان نمونه، در مقایسه با الگوریتم ژنتیک توان خروجی دارای پایداری مناسب بوده و زمان خیز، زمان نشست و میزان فراجهش در پاسخ پله الگوریتم پیشنهادی به ترتیب 97/82، 82 و 18/40 درصد کاهش یافته است.
کلید واژگان: زاویه بار, ژنراتور سه فاز سنکرون, کنترل کننده تناسبی, مشتقی و انتگرالی, کاهش مرتبه مدل, الگوریتم بهینه سازی حسابیOne of the important factors that are always discussed in the study of power systems is the issue of power system stability. In this paper, the load angle control of a three-phase synchronous steam power plant generator is presented by overcoming the load angle fluctuations in both transient and permanent system conditions and expanding the range of stable generator performance. First, the equations of the linear state space of the steam power plant around the operating point are extracted. Then, based on Hankel single values, the model is approximated to the 6th order and based on that, a proportional, derivative, and integral controller for the load angle is presented. Then, using the arithmetic optimization algorithm, the controller coefficients are adjusted with two approaches reducing the settling time and reducing the overshoot of the step response. The stability of the proposed controller output power was also used using the stability criteria Bode and Nyquist was examined. The simulation results show that the arithmetic optimization algorithm has a better performance in controlling the load angle of the three-phase synchronous generator than the fuzzy controller and genetic and harris hawks algorithms. For example, in comparison with the genetic algorithm, the output power has good stability, and the rise time, settling time and the amount of overshoot in the step response of the proposed algorithm is reduced by 82.97, 82, and 40.18%, respectively.
Keywords: Synchronous generator load angle, Proportional, derivative, integral controller, Reduce order of the model, Arithmetic optimization algorithm -
نشریه فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز، سال دوم شماره 4 (پیاپی 8، زمستان 1402)، صص 18 -37امروزه با توجه به افزایش روز افزون قیمت سوخت های فسیلی و همچنین افزایش نگرانی در زمینه آلودگی محیط زیست، استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند سیستم های فتوولتاییک (PV) افزایش یافته است. با این وجود نبود یک ساختار و استراتژی کنترلی بهینه برای سیستم های PV، یک چالش مهم در زمینه استفاده حداکثری از قابلیت های بلقوه این منابع محسوب می شود. در این مقاله یک ساختار مناسب و همچنین یک استراتژی کنترلی تطبیقی برای سیستم های PV پیشنهاد شده که امکان استفاده حداکثری از قابلیت های سیستم PV در ریزشبکه های جزیره ای را فراهم می سازد. ساختار و استراتژی کنترلی پیشنهادی مبتنی بر مبدل دو مرحله ای است که امکان ردیابی نقطه حداکثر توان PV، تزریق توان تولیدی PV به ریزشبکه با حداقل سطح هارمونیک و همچنین بهبود کیفیت توان ریزشبکه از طریق جبران سازی مولفه های هارمونیکی را فراهم می سازد. در این روش، وظایف مبدل DC/AC شامل تزریق توان اکتیو PV به ریزشبکه، تامین توان راکتیو و جبران سازی هارمونیکی با در نظر گرفتن محدود سازی پیک جریان اولویت بندی و مدیریت می شود تا از اضافه جریان شدن اینورتر جلوگیری گردد. همچنین یک کنترل کننده تطبیقی طراحی شده که باعث بهبود دقت و سرعت کنترل توان می گردد. ساختار و استراتژی پیشنهادی با شبیه سازی یک ریزشبکه نمونه در سیمولینک متلب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی امکان بهره برداری از سیستم خورشیدی در حداکثر توان و با حداقل سطح هارمونیک را فراهم ساخته و باعث بهبود قابل توجه در سرعت و دقت سیستم کنترلی و همچنین بهبود کیفیت توان ریزشبکه جزیره ای می شود.کلید واژگان: ریزشبکه جزیره ای, کنترل کننده تطبیقی, کیفیت توان, محدودسازی جریانJournal of Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System, Volume:2 Issue: 4, 2024, PP 18 -37Due to the ever-increasing price of fossil fuels and growing concerns about environmental pollution, the utilization of renewable resources, such as photovoltaic (PV) systems, has witnessed significant growth. However, the lack of an optimal structure and control strategy for PV systems poses a crucial challenge in fully exploiting their potential capabilities. This article proposes a suitable structure and adaptive control strategy for PV systems, enabling the maximum utilization of PV system capabilities in island microgrids. The proposed control structure and strategy are based on a two-stage converter, facilitating maximum power point tracking in PV, injecting the generated PV power into the microgrid with minimal harmonic levels, and improving the power quality of the microgrid by compensating for harmonic components. In this method, the tasks of the DC/AC converter, including the injection of PV active power into the microgrid, provision of reactive power, and harmonic compensation, are prioritized and managed by considering the current peak limitation to prevent inverter overcurrent. Additionally, an adaptive controller is designed to enhance the accuracy and speed of power control. The proposed structure and strategy have been evaluated by simulating a sample microgrid in MATLAB/Simulink. The simulation results demonstrate that the proposed method enables the PV system to operate at maximum power with minimum harmonic levels, leading to a significant improvement in the speed and accuracy of the control system and enhancing the power quality of the islanded microgrid.Keywords: islanded microgrid, Adaptive controller, Power Quality, Current limiting
-
نشریه فناوری های نوین مهندسی برق در سیستم انرژی سبز، سال دوم شماره 4 (پیاپی 8، زمستان 1402)، صص 65 -81
در این مقاله، بهبود میرایی نوسانات فرکانس پایین (LFO) در یک سیستم قدرت شامل SVC بررسی شده است. برای نیل به این هدف، استراتژی کنترلی جدیدی ارایه شده که در آن کنترل کننده چندمدله با استفاده از کنترل کننده بهینه خطی (LOC) و الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) بهینه سازی می شود. بانک کنترل در کنترل کننده چند مدله، شامل سه کنترل کننده LOC است که از طریق خطی سازی معادلات غیر خطی سیستم و کمینه سازی یک تابع انرژی، سیگنال های بهینه ای را تولید می کنند تا پس از ترکیب شدن بوسیله الگوریتم بازگشتی بیز بطور همزمان به سیستم تحریک ژنراتور و به SVC اعمال شوند. برای ایجاد سیگنال بهینه خطی بایستی معادله ریکاتی حل شود؛ این معادله دارای دو ماتریس وزنی Rric و Qric می باشد که بوسیله الگوریتم PSO بهینه سازی شده اند. الگوریتم PSO با دو تابع هدف ماکزیمم سازی کوچکترین جزء حقیقی در مقادیر ویژه و می نیمم سازی سطح زیر منحنی قدر مطلق انحراف سرعت، Rric و Qric بهینه را محاسبه نموده است. برای ارزیابی استراتژی کنترلی MMC-LOC-PSO خطای سه فاز متقارنی بر روی بدترین باس اعمال شده و نتایج این دو تابع هدف با یکدیگر مقایسه شده است. شبیه سازی سیستم قدرت تک ماشینه با کد نویسی درMATLAB انجام شده و نشان می دهد استراتژی کنترلی پیشنهادی، ضمن حفظ پایداری، LFO را نیز بطور موثری میرا می کند، خطای ماندگار سرعت و زاویه روتور را نیز به طور مطلوبی به سمت صفر سوق داده است.
کلید واژگان: نوسانات فرکانس پایین, پایداری سیستم های قدرت, کنترل کننده چندمدله, کنترل کننده بهینه خطی, الگوریتم بهینه سازی, ازدحام ذراتJournal of Technovations of Electrical Engineering in Green Energy System, Volume:2 Issue: 4, 2024, PP 65 -81In this paper, the improvement of low frequency oscillation (LFO) damping in a power system including SVC is investigated. To achieve this goal, a new control strategy has been presented in which the multi-model controller is optimized using the linear optimal controller (LOC) and the particle swarm algorithm (PSO). The control bank in the multi-model controller includes three LOC controllers that generate optimal signals through the linearization of the nonlinear equations of the system and the minimization of an energy function to be combined by the Bayes recursive algorithm simultaneously to the generator excitation system and SVC. In order to generate an optimal linear signal, Riccati's equation must be solved; Riccati's equation includes two weight matrices Rric and Qric. These matrices elements are optimized by PSO algorithm. The PSO algorithm has calculated the optimal Rric and Qric with two different objective functions of maximizing the eigenvalues and minimizing the area under the speed curve. To evaluate the MMC-LOC-PSO control strategy, the symmetrical three-phase error is applied to the worst bus and the results of these two objective functions are compared. The simulation of the single machine power system has been done by MATLAB. The proposed control strategy, while maintaining stability, also effectively damps the LFOs, in addition, the permanent rotor speed and rotor angle error have also been favorably pushed to zero.
Keywords: Low frequency oscillations, power system stability, Multi-model controller, Linear optimal controller, particle swarm optimization algorithm -
در سال های اخیر، میزان بلایای طبیعی به دلیل گرمایش زمین به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. یکی از پرتکرارترین بلایای طبیعی طوفان است که امنیت سیستم های توزیع را تهدید می کند و در بسیاری از موارد منجر به قطعی های عمده در شبکه می شود. اقدامات پیشگیرانه در مورد هر اختلال و برنامه ریزی تولید در مرحله پس از رخداد دو اقدام مهم برای مقابله با شرایط اضطراری هستند. از این رو، این مقاله چارچوبی را برای افزایش انعطاف پذیری سیستم توزیع ارائه می کند که در آن علاوه بر اقدامات پیشگیرانه، زمان بندی تولید با امکان پیکربندی مجدد شبکه انجام می شود. چارچوب پیشنهادی به عنوان یک مسئله بهینه سازی سه مرحله ای، مدل سازی می شود که در آن پانل های فتوولتائیک (PV)، سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی (EES) و اولویت بار در نظر گرفته می شوند. در مرحله اول، قرار دادن بهینه کلیدهای کنترل از راه دور برای به حداقل رساندن انرژی تامین نشده (EENS) انجام می شود. لازم به ذکر است شبکه علاوه بر کلید های اتوماتیک، مجهز به کلید های دستی (کنترل در محل) است. در مرحله دوم پیش فرض سازی تیم های خدمات (برای تغییر وضعیت کلید های دستی) و ژنراتورهای اضطراری سیار (MEG) انجام می شود. در نهایت در مرحله سوم، تعمیرات پس از رخداد انجام می شود. مدل پیشنهادی بر روی یک سیستم توزیع 69 شینه پیاده سازی شده است و نتایج نشان می دهد که تغییر آرایش شبکه و اعزام MEGها به ترتیب منجر به کاهش 04/10% و 05/64% کاهش بار اجباری شده اند. همچنین، نتایج تایید می کنند که اجرای برنامه کنترل مستقیم بار (DLC) منجر به کاهش 34/10% کاهش بار اجباری در بارهای بحرانی شده است.
کلید واژگان: بازآرایی فیدر توزیع, ژنراتورهای اضطراری سیار, جایابی تیم خدمات, سیستم های ذخیره سازی انرژی الکتریکی, کنترل بار مستقیمIn recent years, the rate of natural disasters has increased significantly due to global warming. One of the most frequent natural disasters is the storm that threatens the security of distribution systems and in many cases leads to major outages in the network. Preventive measures in case of any disturbance and production planning in the post-event phase are two important measures to deal with emergencies.Therefore, this paper presents a framework for increasing the flexibility of the distribution system, where, in addition to preventive measures, production scheduling is performed with the possibility of network reconfiguration. The proposed framework is modeled as a three-stage optimization problem, where photovoltaic panels (PV), electric energy storage systems (EES), and load priority are considered. In the first step, the optimal placement of the remote control switches is performed to minimize the expected energy not served (EENS). It should be noted that in addition to automatic switches, the network is equipped with manual switches (on-site control). In the second stage, the prepositioning of crew teams (to alter the status of manual switches) is performed. Finally, in the third stage, repairs are done after the incident. The proposed model is implemented on a 69-bus distribution system. The results demonstrate that the dynamic topology and MEGs have reduced 10.04% and 64.05% of the forced load shedding, respectively. Also, the results confirm that implementing the direct load control (DLC) program has led to a 10.34% reduction in forced load shedding at the critical loads.
Keywords: Distribution Feeder Reconfiguration, Mobile Emergency Generators, Crew Teams Allocation, Electrical Energy Storage, Direct Load Control, Fragility Function -
از خصوصیات سیستم های فیزیکی وجود اغتشاش و عدم قطعیت است که می تواند موجب کاهش کارایی و یا نا پایداری در سیستم های صنعتی گردد. بازوی رباتیک نیز یکی از سیستم های پرکاربرد در صنعت است که به شدت تحت تاثیر اغتشاش های گوناگون قرار می گیرد. ایجاد فرایند کنترلی مناسب جهت حذف اغتشاش یکی ازملزومات استفاده از این سیستم ها می باشد. از طرفی، بازوی رباتیک سیستمی به شدت غیرخطی دارد، بنابراین برای تخمین اغتشاشات ورودی به آن، نیاز به استفاده از تخمین گری است که برای سیستم های غیرخطی نیز کارا باشد. در این مقاله از رویتگر اغتشاش غیرخطی[1] برای تخمین اغتشاش ثابت و اغتشاش نوسانی موجود در بازوی ربات استفاده شده است. از طرفی، کنترل کننده های عادی توانایی مقابله با اغتشاشات متفاوت را نداشته و نیاز به کنترل کننده ی دیگری که دربرابر اغتشاشات و عدم قطعیت ها مقاوم باشد احساس می شود. لذا این مقاله ساختار کنترل کننده نظارتی را برای پایداری و حذف اغتشاش پیشنهاد می دهد. کنترل نظارتی شامل دو سطح است که سطح اول برای شرایط بدون اغتشاش طراحی شده است و سطح دوم در هنگام شناسایی اغتشاش و یا شرایط غیرعادی وارد عمل می گردد. در این مقاله، سطح اول کنترلی از PD[2] جهت پایدارسازی در حال عادی استفاده می نماید، لیکن ازآنجاکه PD به تنهایی توانایی مقابله با اغتشاش ها و عدم قطعیت ها را ندارد، ساختار کنترل کننده نظارتی [3] وارد عمل شده و برای پایداری و حذف اغتشاش از کنترل کننده مد لغزشی SMC))[4] بهره خواهد برد. در واقع روش پیشنهادی، برپایه ی اغتشاش های پیش بینی شده تصمیم می گیرد که از کدام سطح کنترلی استفاده نماید و سیگنال کنترلی مناسب را برای پایداری مجانبی سیستم تولید کند. به علاوه،در این مقاله اثبات می شودکه کنترل مد لغزشی ساده توانایی مقابله با اغشاش ناسازگار [5] ربات را نداشته و برای پایدارسازی از کنترل مد لغزشی نوین (NSMC)[6] استفاده می شود. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی در چندین حالت شبیه سازی انجام شده است که نتایج عددی مزیت و کارایی کنترل کننده جدید پیشنهادی را نشان می دهد.
کلید واژگان: بازوی رباتیک, کنترل کننده PD, اغتشاش نوسانی, رویتگر اغتشاش, کنترل کننده مد لغزشی, کنترل کننده نظارتیDisturbance and uncertaities exist in industrial systems and greatly affect the performance and stability of these systems. The robotic manipulator is one the most widely used devices in the industry that is highly affected by various disturbances. Hence establishing a proper control algorithm to estimate and eliminate disturbances seems crucial. Since the robotic manipulator is a highly nonlinear system, we need to design a nonlinear disturbance observer. In this thesis a nonlinear disturbance observer is proposed to estimate the constant and oscillatory disturbances in the studied system. On the other hand, since proportional-derivative controllers (PD) are widely used in industrial systems, so in this thesis, a suitable proportional derivative controller will be designed. This controller is not capable of dealing with disturbances and uncertainties, so a new supervisory controller structure has been proposed to estimate disturbances and stabilize the system. The core of proposed controller uses a new sliding model controller. Finally, some comparisions with PD and super twisting sliding mode controllers have been performed in several cases and the numerical results show the advantages of the proposed controller.
Keywords: Robotic Manipulator, Nonlinear Disturbance Observer, Sliding Mode Control, Supervisory Control
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.