Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điệnNghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbinemáy phát thủy điện
MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài - Thủy điện nguồn điện có từ q trình biến đổi lượng nước (thủy năng) dạng động thành làm quay turbine-máy phát tạo điện - Các nhà máy thủy điện làm việc điều kiện có chiều cao cột áp không ổn định cộng với nhu cầu điện (phụ tải máy phát điện) thay đổi phạm vi rộng, điều tốc với thuật tốn điều khiển PID (có tham số cố định) khó khăn việc điều chỉnh giữ cân lượng đầu vào đầu hệ thống, làm cho đáp ứng có dao động lớn (hoặc có trường hợp ổn định) - Đối tượng nghiên cứu đề tài nhà máy thủy điện nhỏ, khơng có hồ chứa nước lớn (sử dụng thượng lưu làm hồ chứa nước) Với mục tiêu thiết kế điều khiển thích nghi cho điều tốc turbine thủy lực nhà máy thủy điện nhằm giải tốt hai vấn đề hệ thống thủy điện nhiễu cột áp đầu vào nhiễu tải đầu ra, để cải thiện nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống Với lý trên, chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơ-ron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbine-máy phát thủy điện” Mục đích đề tài Thiết kế điều khiển thích nghi cho điều tốc turbinemáy phát thủy lực, nhằm nâng cao chất lượng điều khiển cho nhà máy thủy điện có thơng số đầu vào đầu thay đổi phạm vi rộng Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng thông số (chiều cao cột áp, công suất phụ tải điện) đến ổn định hệ thống turbine-máy phát thủy lực nhà máy thủy điện có cơng suất nhỏ, làm việc trường hợp chiều cao cột áp công suất khác nhau, hai chế độ vận hành độc lập chế độ bám lưới Ý nghĩa khoa học thực tiễn Phát triển, cập nhật ứng dụng công cụ lý thuyết điều khiển đại vào đối tượng phức tạp Đề tài nghiên cứu có tính thực tiễn cao xuất phát từ yêu cầu thực tế việc cần nâng cao chất lượng điện nhà máy thủy điện nhỏ, góp phần ổn định nâng cao suất hiệu làm việc thiết bị điện Tính đề tài Đề tài nghiên cứu có tính kế thừa, tham khảo kết cơng trình nghiên cứu Nhà khoa học ngồi nước cơng bố dự kiến kết đạt là: - Phân tích ảnh hưởng biến đầu vào (chiều cao cột áp) biến đầu (công suất phụ tải) đến đáp ứng hệ thống turbinemáy phát thủy điện - Ứng dụng lý thuyết công cụ điều khiển thơng minh thiết kế điều khiển thích nghi cho điều tốc turbine thủy lực - Thiết kế, lắp đặt điều tốc điện-thủy lực thực tế, đảm bảo yêu cầu tác động nhanh, xác, vận hành đơn giản, an tồn có độ tin cao - Xây dựng mơ hình thực nghiệm HIL (Hardware-In-The-Loop), có trợ giúp máy tính, công cụ phần mềm card thu thập liệu đa NI PCI MIO 16E-1 để trao đổi liệu máy tính thiết bị thực Việc thiết kế mơ hình, kiểm tra, khảo sát hệ thống với trường hợp rủi ro xảy thực dễ dàng với độ an tồn cao, khơng sợ hư hỏng thiết bị sử dụng mơ hình máy tính CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặc tính điều chỉnh điều tốc Điều chỉnh tần số (hay số vòng quay) turbine thực cách thay đổi lượng vào turbine, liên quan trực tiếp tới tiêu hao lượng, hiệu suất tổ máy liên quan chặt chẽ với điều chỉnh phân phối công suất tác dụng tổ máy phát nhà máy điện Có thể chia thành hai điều tốc điển hình điều tốc có đặc tính điều chỉnh khơng đổi điều tốc với đặc tính điều chỉnh có độ dốc 1.1.1 Bộ điều tốc có đặc tính điều chỉnh khơng đổi Bộ điều tốc có đặc tính điều chỉnh khơng đổi có đặc điểm ln giữ tần số (số vòng quay turbine) cố định với mức công suất giới hạn cho phép máy phát dùng trường hợp tổ máy làm việc với tải độc lập tổ máy làm nhiệm vụ điều tần 1.1.2 Bộ điều tốc với đặc tính điều chỉnh có độ dốc Bộ điều tốc với đặc tính điều chỉnh có độ dốc sử dụng có từ hai máy phát điện trở lên có đặc điểm điều chỉnh tần số có độ lệch xác định Khi làm việc chế độ song song, tổ máy có đặc tính điều chỉnh turbine dốc nhận nhiều cơng suất ngược lại 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Các cơng trình nghiên cứu tác giả nước nhằm nâng cao độ xác, thơng minh hóa điều khiển Tuy vậy, nghiên cứu có ưu điểm hạn chế ứng dụng, chưa đề cập hết yếu tố ngẫu nhiên tải hay biến động cột nước… Tất cơng trình nghiên cứu giới thiệu chủ yếu điều tốc chế độ hoạt động độc lập (không nối lưới) với điều khiển tần số thiết kế từ mơ hình tuyến tính hóa hệ thống thủy lực Hầu hết tài liệu nước nước đề cấp đến việc sử dụng điều khiển PID truyền thống 1.3 Nội dung nghiên cứu - Phân tích xây dựng mơ hình tốn đối tượng hệ thống thủy lực-turbine-máy phát công suất nhỏ, có xét đến tổn thất cột áp đường ống - Tổng hợp điều khiển PID, PI cho mạch vòng điều khiển tốc độ mạch vòng điều khiển công suất hệ thống vận hành chế độ điều kiện làm việc khác Mô phỏng, đánh giá chất lượng điều khiển hệ thống trường hợp - Ứng dụng mạng nơron mạng nơron có cấu trúc dựa hệ thống suy luận mờ ANFIS (Adaptive Network Fuzzy Inference System), thiết kế điều khiển PID, PI thích nghi đảm bảo có thông số tự động cập nhật giá trị theo thay đổi tham số đầu vào đầu hệ thống - Thiết kế, lắp đặt điều tốc điện-thủy lực thực tế để phục vụ cho việc thực nghiệm phịng thí nghiệm - Xây dựng mơ hình mơ thực nghiệm HIL (Hardware-InThe-Loop) để kiểm định thuật tốn điều khiển kết mơ hệ thống miền thời gian thực 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết phương pháp thực nghiệm mơ hình thực - Sử dụng cơng cụ hỗ trợ như: mơ hình tốn học, lý thuyết điều khiển hệ thống, phân tích thiết kế hệ thống phần mềm máy tính, mơ hình vật lý bán vật lý với phần mềm vi xử lý để phân tích đánh giá so sánh kết đạt lý thuyết thực nghiệm 1.5 Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị, nội dung luận án trình bày chương: Chương Tổng quan: Phân tích đặc tính điều chỉnh điều tốc chế độ vận hành khác nhau, đánh giá tóm tắt kết nghiên cứu ngồi nước, vấn đề cịn tồn hướng giải luận án Chương Mơ hình động học hệ thống thủy lực: Nội dung chủ yếu nghiên cứu mơ hình tốn thành phần hệ thống thủy lực, sở xây dựng mơ hình đối tượng Chương Bộ điều khiển PID giải pháp nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống: Phân tích đánh giá chất lượng điều khiển hệ thống thông qua việc mô phần mềm Matlab-Simulink Sau ứng dụng ANFIS mạng nơron để thiết kế điều khiển thích nghi NNC Mơ phỏng, so sánh chất lượng điều khiển điều khiển PID, PI điều khiển NNC Chương Xây dựng mơ hình mơ thực nghiệm: Xây dựng mơ hình mơ thực nghiệm HIL hệ thời gian thực có kết hợp mơ hình hệ thống xây dựng máy tính với thiết bị thực thông qua card đa NI PCI MIO 16E-1 Chương Kết bàn luận: Trình bày tóm tắt kết trình nghiên cứu, đánh giá, bàn luận kết đạt CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu Để có sở tính tốn thiết kế điều khiển cho hệ thống, việc ta phải xác định mơ hình hệ thống thủy lực-turbine (gồm đường ống turbine) sau mơ hình động học máy phát hệ thống điện chế độ vận hành 2.2 Mơ hình hệ thống thủy lực - turbine 2.2.1 Turbine thủy lực Turbine thủy lực thiết bị nhà máy thủy điện, turbine làm nhiệm vụ biến đổi lượng dòng nước (thủy năng) thành làm quay turbine máy phát điện Tuỳ thuộc dạng lượng dòng chảy qua bánh xe công tác turbine, người ta chia turbine thủy lực thành nhiều loại khác Luận án sử dụng loại turbine Francis để khảo sát nghiên cứu loại turbine phổ biến sử dụng dải chiều cao cột áp rộng 2.2.2 Mơ hình tuyến tính hóa - Mơ hình tuyến tính hóa lý tưởng: − Tw s ∆ Pm (2.17) GTB ( s ) = = ∆α + 0.5Tw s Trong đó: ∆ P m thay đổi công suất turbine (pu) ∆α thay đổi độ mở cánh hướng (%); Tw số thời gian khởi tạo nước (s) - Mơ hình tuyến tính khơng lý tưởng: ∆ P m b23 − byhTw s (2.22) = GTB ( s ) = + b11Tw s ∆α Trong đó: b23 , byh , b11 hệ số phụ thuộc vào điểm làm việc cụ thể Mơ hình hệ thống thủy lực - turbin tuyến tính hóa sử dụng để tính tốn thơng số điều khiển 2.2.3 Mơ hình hệ thống turbine thủy lực phi tuyến có tổn thất cột nước Mơ hình hệ thống thủy lực–turbine phi tuyến xác định với giả thiết đường ống dẫn nước tuyệt đối cứng (thành đường ống không đàn hồi), nước khơng nén (Hình 2.13) Hình 2.13 Mơ hình hệ thống turbine thủy lực phi tuyến có tính tổn thất cột nước Trong đó: V : Vận tốc nước (pu); α : Góc mở cánh hướng (%); H : Cột áp thủy lực cánh hướng (pu); H lp = f p V : Tổn thất cột áp turbine (pu); H : Giá trị ban đầu cột áp (pu); At : Hệ số turbine; P m : Công suất turbine (pu); V NL : Vận tốc không tải (pu) 2.3 Mơ hình động học máy phát hệ thống điện Mơ hình động học máy phát hệ thống điện xác định từ phương trình chuyển động quay hệ turbine-máy phát hai chế độ vận hành khác nhau: + Mơ hình động học máy phát hệ thống điện chế độ vận hành độc lập có dạng hình 2.16 + Mơ hình động học máy phát hệ thống điện chế độ vận hành bám lưới có dạng hình 2.17 Hình 2.16 Mơ hình máy phát điện làm việc với tải độc lập Hình 2.17 Mơ hình máy phát điện làm việc bám lưới CHƯƠNG 3: BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 3.1 Bộ điều khiển PID 3.1.1 Các thành phần điều khiển PID Hàm truyền điều khiển PID có dạng (3.1) [22]: Gc ( s ) = K P + KI + K D s = K P (1 + + TD s ) s TI s (3.1) Luận án xác định tham số điều khiển PID theo phương pháp gán điểm cực 3.1.2 Tổng hợp điều khiển PID, PI -Bộ điều khiển sử dụng mạch vòng tốc độ điều khiển PID -Bộ điều khiển sử dụng mạch vịng điều khiển cơng suất sử dụng điều khiển PI, kết hợp với khâu feedfoward (Kpp) - Thông số điều khiển PID PI mạch vòng điều khiển xác định theo phương pháp gán điểm cực (phụ lục 1, 2) 3.2 Mô kết 3.2.1 Thông số mô Bảng thông số mô lấy theo số liệu nhà máy thủy điện Ryninh [3] Để có sở đánh giá chất lượng điều khiển điều khiển PID, PI trình làm việc Ta tiến hành mơ hệ thống với mơ hình phi tuyến trường hợp cụ thể sau: a, Hệ thống có thơng số ổn định + Đáp ứng mạch vịng tốc độ: Hình 3.7 Đáp ứng mạch vòng tốc độ sử dụng PID điểm làm việc (V , α , H ) + Đáp ứng mạch vịng điều khiển cơng suất Hình 3.14 Đáp ứng mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển PI điểm làm việc (V , α , H ) Kết mô cho thấy, điều kiện hệ thống có thơng số ổn định, điều khiển PID, PI có thơng số xác định điểm làm việc (V , α , H ) đảm bảo yêu cầu điều khiển hệ thống (thời gian đáp ứng nhanh, không dao động, không điều chỉnh, sai lệch tĩnh 0) b, Hệ thống có thơng số thay đổi trình làm việc Xét các trường hợp cụ thể sau: + Trường hợp (T/H1): Công suất tải (hoặc giá trị đặt công suất) thay đổi, chiều cao cột áp định mức: - Đáp ứng mạch vòng tốc độ: Hình 3.8 Đáp ứng mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển PID T/H - Đáp ứng mạch vịng cơng suất: Hình 3.15 Đáp ứng mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển PI T/H1 + Trường hợp (T/H2): Công suất tải (hoặc giá trị đặt công suất) thay đổi, chiều cao cột áp tăng - Đáp ứng mạch vịng tốc độ Hình 3.9 Đáp ứng mạch vòng tốc độ sử dụng điều khiển PID T/H - Đáp ứng mạch vịng cơng suất: Hình 3.16 Đáp ứng mạch vịng công suất sử dụng điều khiển PI T/H2 + Trường hợp (T/H): Công suất tải (hoặc giá trị đặt công suất) thay đổi, chiều cao cột áp giảm - Đáp ứng mạch vòng tốc độ: Hình 3.10 Đáp ứng mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển PID T/H - Đáp ứng mạch vịng cơng suất Hình 3.17 Đáp ứng mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển PI T/H3 Nhận xét: Qua kết mơ mạch vịng điều khiển sử dụng điều khiển PID, PI cho hệ thống turbine thủy lực, khẳng định rằng: Khi hệ thống có thơng số đầu vào đầu ổn định điều khiển PID, PI hồn tồn đáp ứng yêu cầu chất lượng Nhưng trường hợp hệ thống có chiều cao cột áp công suất phụ tải điện thay đổi phạm vi rộng (20%) với điều khiển PID, PI (có thơng số cố định) đáp ứng hệ thống dao động mạnh, có trường hợp ổn định 10 3.3 Giải pháp nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống 3.3.1 Mục tiêu cần đạt Nghiên cứu ứng dụng mạng nơron thích nghi kết hợp với ANFIS (Adaptive Network Fuzzy Inference System) nhận dạng trực tiếp hệ thống turbine thủy lực phi tuyến để thiết kế điều khiển nơron thích nghi nhằm nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống chế độ vận hành khác 3.3.2 Cơ sở lý thuyết Thực giải pháp dựa sở lý thuyết: - Cấu trúc thuật toán huấn luyện mạng nơron nhân tạo - Mạng nơron có cấu trúc dựa hệ thống suy luận mờ (ANFIS) 3.3.3 Thiết kế điều khiển thích nghi cho điều tốc turbine thủy lực Kết hợp nhận dạng ANFIS nơron có cấu trúc theo thuật toán PID (PI) nhằm tạo điều khiển thích nghi cho đối tượng mơ hình turbine thủy lực phi tuyến có tham số thay đổi (như chiều cao cột áp, công suất phụ tải điện) Ngồi chức nhận dạng, ANFIS cịn ước lượng độ biến thiên đáp ứng theo tín hiệu điều khiển làm sở để tính tốn gradient giải thuật cập nhật trực tuyến trọng số nơron tuyến tính Tức là, thơng số điều khiển PID, PI điều chỉnh thích nghi trình điều khiển nhờ giải thuật huấn luyện trực tuyến mạng nơron nhân tạo Cấu trúc mạch vòng điều khiển xây dựng hình 3.22 Hình 3.22 Cấu trúc mạch vòng điều khiển sử dụng NNC - Bộ nhận dạng trực tiếp đối tượng sử dụng mạng nơron có cấu trúc dựa hệ thống suy luận mờ ANFIS (4-4-4-4-1), với phương pháp huấn luyện kết hợp lan truyền ngược bình phương sai lệch nhỏ 11 - Bộ điều khiển NNC nơron có cấu trúc theo thuật tốn điều khiển PID (hoặc PI với mạch vịng điều khiển cơng suất) có cấu trúc hình 3.25 Hình 3.25 Cấu trúc điều khiển PID nơron (NNC) Trong trọng số wij mạng nơron cập nhật thích nghi trình làm việc hệ thống theo phương pháp gradient descent (có kết hợp tín hiệu sai lệch với tốc độ biến thiên đáp ứng theo tín hiệu điều khiển (thơng tin Jacobi tính từ nhận dạng ANFIS)) điều có nghĩa thông số điều khiển PID nơron cập nhật thích nghi theo thay đổi đối tượng Tín hiệu điều khiển: ∂y (k ) u (k + 1) = u (k ) + w11 (k )+η kp e(k ) m ∆e1 ∆e1 + ∂u (k ) ∂y (k ) + w12 (k )+η ki e(k ) m ∆e2 ∆e2 + ∂u (k ) (3.109) ∂y (k ) + w13 (k )+η kd e(k ) m ∆e3 ∆e3 ∂u (k ) 3.3.7 Mô kết Sử dụng điều khiển NNC thay cho điều khiển PID, PI mạch vòng điều khiển tốc độ mạch vịng điều khiển cơng suất tương ứng, trường hợp hệ thống có thơng số thay đổi a Đáp ứng mạch vòng điều khiển tốc độ sử dụng NNC + Trường hợp (Chiều cao cột áp ổn định, phụ tải thay đổi đột ngột) - Đáp ứng mạch vòng tốc độ hình 3.33: 12 Hình 0.1 Đáp ứng mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển NNC T/H1 - Thông tin Jacobi thông số điều khiển NNC hình 3.34: Hình 0.2 Thơng tin Jacobi thông số KP, KI, KD điều khiển NNC T/H1 + Trường hợp 2: (Chiều cao cột áp tăng, phụ tải thay đổi đột ngột) - Đáp ứng mạch vịng tốc độ hình 3.35: 13 Hình 0.3 Đáp ứng mạch vòng tốc độ sử dụng NNC T/H2 - Thông tin Jacobi thông số điều khiển NNC hình 3.36: Hình 0.4 Thông tin Jacobi thông số KP, KI, KD điều khiển NNC T/H2 + Trường hợp 3: (Chiều cao cột áp giảm, phụ tải thay đổi đột ngột) - Đáp ứng mạch vịng tốc độ hình 3.37 14 Hình 0.5 Đáp ứng mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển NNC T/H3 - Thông tin Jacobi thông số điều khiển NNC hình 3.38 Hình 0.6 Thơng tin Jacobi thông số KP, KI, KD điều khiển NNC T/H3 15 So sánh chất lượng điều khiển mạch vòng tốc độ hai điều khiển PID NNC điều kiện làm việc cho bảng 3.7 Bảng 0.1 Thông số chất lượng điều khiển PID NNC mạch vòng tốc độ b Đáp ứng mạch vịng điều khiển cơng suất sử dụng NNC + Trường hợp 1: - Đáp ứng cơng suất hình 3.44 Hình 0.7 Đáp ứng mạch vịng cơng suất với sử dụng điều khiển NNC T/H1 - Thông tin Jacobi thơng số điều khiển NNC hình 3.45 16 Hình 0.8 Thơng tin Jacobi thơng số KP, KI điều khiển NNC T/H1 + Trường hợp 2: - Đáp ứng cơng suất hình 3.46 Hình 0.9 Đáp ứng mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển NNC T/H2 - Thông tin Jacobi thơng số điều khiển NNC hình 3.47 17 Hình 0.10 Thơng tin Jacobi thơng số KP, KI điều khiển NNC T/H2 + Trường hợp 3: - Đáp ứng cơng suất hình 3.48: Hình 0.11 Đáp ứng mạch vịng cơng suất với sử dụng điều khiển NNC T/H3 - Thông tin Jacobi thông số điều khiển NNC hình 3.49 18 Hình 0.12 Thơng tin Jacobi thông số KP, KI điều khiển NNC T/H3 Thông số chất lượng điều khiển PI NNC (trong điều kiện làm việc) máy phát vận hành nối lưới cho bảng 3.8 Bảng 0.2 Thông số chất lượng điều khiển PI NNC chế độ nối lưới 3.4 Kết luận chương Khi hệ thống turbine thủy lực có thơng số ổn định (hoặc thay đổi nhỏ) trình làm việc sử dụng điều khiển PID, PI hoàn toàn đáp ứng yêu cầu chất lượng đề Sử dụng điều khiển PID, PI trường hợp hệ thống có chiều cao cột áp phụ tải điện thay đổi phạm vi rộng (thường gặp thủy điện nhỏ) cho đáp ứng dao động mạnh (có trường hợp ổn định) 19 Bộ điều khiển thích nghi thiết kế dựa ANFIS nhận dạng trực tiếp hệ thống kết hợp với nơron có cấu trúc PID PI khắc phục hạn chế điều khiển PID, PI, nâng cao chất lượng điều khiển trường hợp hệ thống turbine thủy lực phi tuyến có yếu tố bất định CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG THỬ NGHIỆM 4.1 Thiết lập mơ hình hệ thống hardware-in-the-loop (HIL) Hệ thống mơ HIL cách thức mô sử dụng việc phát triển kiểm tra hệ thống thời gian thực HIL luận án gồm hai trình song song, q trình mơ hệ thống hồn tồn mơ "off-line" kết hợp với trình hoạt động thiết bị miền thời gian thực qua card đa NI PCI MIO 16E-1 Thiết bị thực điều tốc điện-thủy lực thực tế, cảm biến đo vị trí xi lanh Hệ thống mơ HIL triển khai hình 4.1 Hình 0.1 Mơ hình tổng quan hệ thống mô HIL 4.2 Kết thực nghiệm Quá trình thực nghiệm tiến hành chế độ vận hành điều kiện khác hệ thống với điều khiển PID, PI, NNC Kết cụ thể: + Kết thực nghiệm chế độ vận hành độc lập 20 Hình 4.15 Đặc tính thực nghiệm mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển PID T/H1 Hình 4.16 Đặc tính thực mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển NNC T/H1 Hình 4.17 Đặc tính thực nghiệm mạch vòng tốc độ sử dụng điều khiển PID T/H2 21 Hình 4.18 Đặc tính thực mạch vịng tốc độ sử dụng điều khiển NNC T/H2 + Kết thực nghiệm chế độ vận hành nối lưới Hình 4.23 Đặc tính thực nghiệm mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển PI T/H1 Hình 4.24 Đặc tính thực nghiệm mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển NNC T/H1 22 Hình 4.25 Đặc tính thực nghiệm mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển PI T/H2 Hình 4.26 Đặc tính thực nghiệm mạch vịng cơng suất sử dụng điều khiển NNC T/H2 4.3 Kết luận chương - Bộ điều tốc điện-thủy lực thiết kế đảm bảo hoạt động tin cậy, chắn xác - Q trình thực nghiệm tiến hành với hai điều khiển PID (PI) điều khiển NNC chế độ máy phát làm việc với tải độc lập máy phát nối lưới Qua cho thấy, điều kiện hoạt động có biến đầu vào chiều cao cột áp biến đầu phụ tải điện thay đổi thay đổi giá trị công suất đặt, đáp ứng hệ thống sử dụng điều khiển NNC cho chất lượng điều khiển tốt nhiều so với sử dụng điều khiển PID, PI (Đáp ứng dao động, lượng điều chỉnh sai lệch tĩnh nhỏ) 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Luận án có đóng góp khoa học cụ thể sau: - Xây dựng mơ hình tuyến tính hóa mơ hình phi tuyến (có xét đến tổn thất cột áp đường ống) cho nhà máy thủy điện hồ chứa lớn, khơng có tháp điều áp - Thiết kế điều khiển phản hồi tuyến tính PID, PI cho hệ thống vận hành chế độ làm việc với phụ tải độc lập (mạch vòng điểu khiển tốc độ) chế độ vận hành nối lưới (mạch vịng điều khiển cơng suất) - Đánh giá chất lượng điều khiển hệ thống sử dụng điều khiển PID, PI trường hợp hệ thống có tham số thay đổi như: công suất phụ tải điện, công suất đặt, chiều cao cột áp - Thiết kế điều khiển nơron thích nghi NNC (PID-nơron, PI-nơron có thông số cập nhật trực thay đổi tham số hệ thống) ứng dụng vào điều khiển hệ thống turbine thủy lực trường hợp hệ thống thủy lực có thơng số thay đổi phạm vi rộng cho kết tốt - Thiết kế hoàn chỉnh điều tốc điện-thủy lực thực tế đảm bảo hoạt động tin cậy, chắn xác phục vụ cho trình thực nghiệm, kiểm tra, đánh giá chất lượng điều khiển miền thời gian thực - Xây dựng mơ hình thực nghiệm HIL (Hardware-In-The-Loop), sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn điều khiển card đa NI PCI MIO 16E-1 để trao đổi liệu máy tính thiết bị thực nên việc thiết kế, tính tốn phần tử thực phần mềm đơn giản dễ dàng phải thiết kế mạch thực mà đảm bảo độ xác Kết thực nghiệm điều tốc thực tế chứng minh tính ưu việt điều khiển NNC so với điều khiển PID, PI tuyến tính yêu cầu chất lượng điều khiển hệ thống điện, tạo khả ứng dụng cao vào thực tế KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện phát triển điều khiển NNC để ứng dụng vào sản xuất thực tế nhà máy thủy điện 24 ... đáp ứng hệ thống turbinemáy phát thủy điện - Ứng dụng lý thuyết công cụ điều khiển thơng minh thiết kế điều khiển thích nghi cho điều tốc turbine thủy lực - Thiết kế, lắp đặt điều tốc điện -thủy. .. Sau ứng dụng ANFIS mạng nơron để thiết kế điều khiển thích nghi NNC Mơ phỏng, so sánh chất lượng điều khiển điều khiển PID, PI điều khiển NNC Chương Xây dựng mơ hình mơ thực nghiệm: Xây dựng. .. dụng điều khiển NNC thay cho điều khiển PID, PI mạch vòng điều khiển tốc độ mạch vịng điều khiển cơng suất tương ứng, trường hợp hệ thống có thơng số thay đổi a Đáp ứng mạch vòng điều khiển tốc