عنوان: مقاله انگليسي برق با ترجمه فارسي

عنوان انگليسي:

Robust multi variable predictive based load frequency control considering generation rate constraint

عنوان فارسي:

کنترل فرکانس بار بر اساس پیش بینی چند متغیره قوی با توجه به محدودیت میزان تولید

9صفحه پی دی اف انگلیسی

قالب بندي: WORD

تعداد صفحات فارسي: 33

دانلود فايل اصل مقاله

خلاصه

در این مقاله ، یک چند متغیری قوی مبتنی بر کنترل پیش بینانه ( MPC) برای راه حل کنترل فرکانس بارگیری ( LFC) در یک سیستم نیروی چند محیطی ارائه شدند. طرح کنترل پیشنهادی برای توجه به ماهیت چند متغیری LFC ،عدم قطعیت سیستم و محدودیت میزان تولید بطور همزمان طراحی شدند. یک MPC محدود شده برای محاسبه ورودی کنترل بهینه من جمله محدودیت های میزان تولید بکار گرفته شدند. اختصاص اقتصادی تولید سپس توسط اصلاح تابع هدفمند کنترل قابل پیش بینی موردتأیید قرار گرفت . برای دستیابی به قدرتمندی در برابر عدم قطعیت سیستم و تنوع شاخص ها،یک نابرابری ماتریس خطی( LMI ) مبتنی بر رویکرد بکار گرفته شد. برای اعتبار سنجی اثر بخشی کنترل کننده پیشنهادی ،شبیه سازی های مبتنی بر زمان بر روی یک سیستم نیروی سه محیطی اجرا شدند و نتایج سپس با کنترل PI مقایسه شدند. ارزیابی نتایج نشان می دهند که استراتژی کنترل پیشنهادی،عملکرد رضایت بخشی را با حضور محدودیت سیستم را ارائه می دهد و برای دامنه گسترده عدم قطعیت سیستم عملکرد قوی را مهیا می سازد.

واژگان کلیدی: کنترل فرکانس بار قوی ،کنترل پیش بینانه مدل(MPC) کنترل چندمتغیره، محدودیت های میزان تولید( GRC ) نابرابری ماتریس خطی (LMI)

مقدمه

در سیستم های قدرت چندمحیطی ،عدم تعادل بین کل نیروی تولید و نیاز بارگیری الکتریکی منجر به فرکانس نامطلوب و مغیرهای قدرت خط ارتباطی برنامه ریزی شده می شود (۱) . اهداف اصلی کنترل فرکانس بار( LFC) در یک سیستم نیروی چند محیطی درون اتصالی ،فرکانس و انحراف های نیروی برنامه ریزی شده ارتباطی را به حداقل می رساند که خطای وضعیت پایدار صفر را تضمین و زمان ابر ضربه و تنظیم را کاهش می دهد.

از آنجائیکه واحدهای تولیدی مختلفی شاید در کار LFC شرکت داشته باشند ، LFC سیستم قدرت یک مسأله کنترل چند متغیری است. بعلاوه ،انواع مختلف محدودیت های فیزیکی مانند عدم خط پارامترهاو محدودیت های میزان تولید ( GRC_s)تأثیرات عمده ای بر روی دینامیک سیستم قدرت LFC دارند(۳). این مشخصه ها کنترل فرکانس بارگیری را تبدیل به یک مسأله کنترل قوی،محدود و چند متغیری کرده است.

بین کارهای انجام شده برای طراحی کنترل کننده LFC،همیشه مشخصه های متعدد از سیستم LFCنادیده گرفته شدند . بکارگیری باکتری های جستجو گر و بهینه سازی ازدهام ذره دیوانگی برای یافتن کنترل کننده بهرهPI در (۵/۴) ارائه شده است . هر چند این روش ها بهینه هستند و می توانند برخی کاستی ها را با هنور عدم قطعیت سیستم مهیا کنند. یک طرح LFC قوی با استفاده از مقدار مشخص ماتریس خاص در (۶)گزارش شد(۶). روشکنترل مدل داخلی (IMC) دو درجه آزادی در(۷) برای تنظیم PID سیستم LFCمورد استفاده قرار گرفته است. در (۸) طراحی کنترل فرکانس بار با استفاده از برنامه ریزی درجه دوم زنجیره ای اجرا شد. علیرغم نتایج امیدوار کننده بدست آمده توسط کنترل کننده قوی ، این رویکرد ها نمی توانند به GRC توجه کنند.

برای در نظر گرفتن محدودیت های سیستم،بکارگیری مدل قابل پیش بینی مدل برای سیستم نیروی LFCدر تعدادی از مقالات مورد توجه قرار گرفتند. MPC از عملکرد پیشرفته و بالایی برخوردار است و همچنین رویکرد کنترلی عملی می باشد که بعنوان ابزار مؤثر برای کنار آمدن با مشکلات کنترل محدود شناخته شده است(۹). MPC اجازه عملکرد نزدیک با محدودیت های سیستم را میسر می سازد ،که غالباً منجر به عملکرد سودمندتری می شود(۱۰). مشخصه دیگر MPCفرمولاسیون ساده و سر راست برای سیستم چند متغیری است. در یک LFC متمرکز به لحاظ اقتصادی با استفاده از MPC در(۱۱) ارائه شدند. در (۱۲)MP محدود به میزان تولید برای LFC سیستم نیرو و پیشنهاد شده است. محققان GRC را بر سیگنال نقطه تنظیم مدیریت کننده به جای موقعیت والو مدیریت کننده را تحمیل کردند. این یک فرضیه ساده است که بطور چشمگیری عملکرد کنترل را کاهش می دهد. کاربردهای MPC تمرکز زدایی شده در (۱۴/۱۳) ارائه شده است هر چند GRC بر سیگنال نقطه تنظیم مدیریت کننده تحمیل شد. طراحی و کاربرد MPC پراکنده برای LFCسیستم نیروی در(۱۵) تکمیل شده است . هر چند ، GRCدر کار LFCسهیم نبوده است. در (۱۶)یک MPCکاربردی متمرکز شده برای بهینه سازی MPCبرای LFCسیستم نیروبکارگرفته شد.رویکرد پیشنهادی ،هر چند فقط روش بهینه است و برای کنترل نواحی حاوی واحد تکی طراحی شد،یعنی ،نمی تواند در تخصیص اقتصادی تولید نیرو و مشارکت کند. علیرغم بسیاری از تلاش ها که برای بکارگیری MPC برای سیستم LFC انجام شده همه آنها تأثیر عدم قطعیت سیستم را نادیده گرفتند و در توجه به GRC کاستی هایی داشتند. بعلاوه ،همه کنترل کننده های MPCو PI قوی قبل اشاره شده ماهیت چند متغیری LFC سیستم نیرو را مورد توجه قرار ندادند و در عوض یک کنترل کننده خروجی تکی ورودی تکی ( SISO )طراحی شدند. از آنجائیکه طرح SISO متقاعد کننده است،این به وضوح یک توافق و سازش است و برای بررسی سیستم LFCتوسط روش های چند متغیری قابل ترجیح است.

این مقاله یک طرح کنترل جدید را ارائه می دهد که بطور همزمان ماهیت چند متغیری CFC و GRC و قدرتمندی در برابر عدم قطعیت سیستم را مورد بررسی قرار می دهد. برای رسیدن به این اهداف ،یک طرح دو مرحله ای اجرا شد. ابتدا،یک طرح MOC چند متغیری بهینه ( OMMPC) را که با درنظرگرفتن GRC را اجرا کرد. طرح چند متغیری ،هر چند ،نمی تواند تخصیص اقتصادی از قدرت تولید شده را مهیا کند. برای از بین بردن کاستی ها،یک عبارت اضافی در تابع کنترل هزینه اضافه شد. روش MPC پیشنهادی خروجی اش را مبتنی بر حداقل رسانی تابع هزینه درجه دوم چند منظوره مشتق کرد که هدف GRC قرار گرفت . سپس ،برای بهبود OMMPC و طراحی یک MPC چند متغیری قوی ( RMMPC) عدم قطعیت مدل کارخانه ای توسط یک مدل چند دستگاهی توصیف شده مسأله سپس به یک بهینه سازی بدترین مورد تبدیل شد که در یک به حداقل رسانی محدب شامل نابرابری ماتریس خطی( LMI )گنجانده شده ( ۹). RMMPC خروجی اش را توسط حل این مسأله LMI را مهیا کرد. برای اعتبار سنجی اثر بخشی طرح پیشنهادی،شبیه سازی های مبتنی بر زمان در موقعیت های مختلف در سیستم نیروی سه ناحیه ای انجام شد و نتایج RMMPC ، OMMPCو کنترل کننده PI سپس با دیگری مقایسه شدند.

بخش های بعدی این مقاله به صورت زیر طبقه بندی شدند. در بخش یک توصیف مختصری از دینامیکLFC با ارائه مسأله ارائه شد. فرمولاسیون چند متغیری و تخصیص اقتصادی تولید در بخش ۳ ارائه شده است. در بخش ۴ ،طرح LMI قوی مبتنی بر MPC توصیف شده است. بخش ۵ شبیه سازی های وابسته به زمانی را با مباحث تفصیلی را ارائه می کند و در پایان در بخش ۶ جمع بندی ارائه می گردد.