Luận văn Thạc sĩ ĐHBKHN: Thiết kế hệ thống điều khiển đồng bộ dựa trên điều khiển mờ Fuzzy và mạng Neuron

Những kỹ thuật điều khiển truyền thống như điều khiển Tích phân t ỉ lệ(PI) hay điều khiển Vi tích phân tỉ lệ(PID) được ứng dụng thành công trong điều khiển những quá trình tuyến tính. Gần đây, điều khiển tiên đoán mô hình (MPC) cũng thực hiện thành công trong điều khiển những hệ thống tuyến tính.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ ĐHBKHN: Thiết kế hệ thống điều khiển đồng bộ dựa trên điều khiển mờ Fuzzy và mạng Neuron - 1- MỞ ĐẦU Những kỹ thuật điều khiển truyền thống như điều khiển Tích phân t ỉlệ(PI) hay điều khiển Vi tích phân tỉ lệ(PID) được ứng dụng thành công trongđiều khiển những quá trình tuyến tính. Gần đây, điều khiển tiên đoán môhình (MPC) cũng thực hiện thành công trong điều khiển những hệ thốngtuyến tính. Tuy nhiên, khoảng 90% những quá trình sinh học và hoá học là phituyến cao và hầu hết chúng là những hệ MIMO.Khi hệ th ống là phi tuy ếnvà/hoặc MIMO, những kỹ thuật truyền thống trên thường mắc phải sai sótkhi điều khiển những hệ thống như thế. Ngày nay, nh ững h ệ th ống đ ượcdùng trong công nghiệp đòi hỏi độ tự quản cao và nh ững kỹ thuật trên khôngcó khả năng để đạt được điều này. Cần phải đạt được những đòi hỏi điều khiển tăng nhanh trong những hệthống điều khiển động phức tạp dưới những thay đổi quan trọng đã làm choviệc dùng những kỹ thuật thông minh như mạng nơron, lôgic mờ và thu ậtgiải di truyền trong những hệ thống điều khiển trở nên hấp dẫn. Những lýdo chính đằng sau điều này là khả năng của chúng có thể “học” để xấp x ỉhàm và phân loại mẫu và tiềm năng của chúng trong thực thi ph ần c ứng songsong đồ sộ, phương pháp điều khiển thông minh phỏng theo quá trình xử lýthông tin không rõ ràng và ra quyết định điều khiển của con ng ười cũng nh ưbắt chước quá trình tiến hoá sinh học để tạo ra giải pháp tối ưu. Nói cáchkhác, chúng có khả năng thực thi (cả phần mềm và phần cứng) nhiều chứcnăng cần thiết để điều khiển hệ thống với độ tự quản cao.Sơ đồ hệ thống điều khiển được mô tả như sau: Hình i. Sơ đồ điều khiển đối tượng phi tuyếnNhư vậy, ở đây có hai bộ điều khiển: - 2-• Điều khiển Feedforward : là bộ điều khiển neuro-mờ cung cấp những tín hiệu điều khiển chính để lái đối tượng phi tuyến theo đúng quỹ đạo setpoint. Bộ điều khiển này là bộ điều khiển mờ ứng dụng kh ả năng h ọc của mạng nơron để tinh chỉnh những thông số của nó.• Điều khiển Feedback: bù tín hiệu, nó cung cấp những tín hi ệu đi ều khiển hiệu chỉnh cần thiết để điều chỉnh và loại nhiễu trong nh ững lân cận nhỏ xung quanh quỹ đạo điều khiển. Bộ điều khiển này cũng là bộ điều khiển mờ nhưng ứng dụng thuật giải di truyền để tinh chỉnh thông số của nó.Kết quả mô phỏng cho thấy sơ đồ điều khiển trên đã lái đối tượng phi tuy ếnđi xuyên suốt khoảng công tác của nó với độ chính xác cao. Phần sau đây sẽ đề cập đến đối tượng phi tuy ến và nh ững k ỹ thu ật đi ềukhiển được thiết lập trong luận văn. Trong bối cảnh hiện thời, việc sản xuất năng lượng đối mặt với rất nhi ềuvấn đề khó khăn. Trong số đó, điều quan trọng nhất là: tuổi th ọ của thi ết b ịchính tại những tổ hợp năng lượng, đầu tư tài chính không chắc ch ắn chonhững tổ hợp mới, việc cạnh tranh giữa những nhà sản xuất năng l ượng độclập để thoả mãn đòi hỏi năng lượng của người dùng và nh ững áp lực đ ể đ ạtđược những yêu cầu quản lý nghiêm ngặt để sử dụng tối đa nguồn tàinguyên thiên nhiên và tối thiểu ảnh hưởng đến môi trường. Việc vận hành của tổ hợp năng lượng nhiên liệu than (NLNLT), loại t ổhợp được dùng rộng rãi nhất cho việc sản xuất năng lượng, đã bị tác độngmạnh. Đầu tiên, một NLNLT phải hổ trợ mục tiêu chính của hệ thống nănglượng là đáp ứng yêu cầu tải cho năng lượng điện ở mọi thời điểm, ở điệnáp không đổi và tần số không đổi. Sau đó là việc cạnh tranh giữa tính thi ếtthực và yêu cầu thị trường khác đã tăng cường việc dùng NLNLT [Armor1985]. Cuối cùng, những yêu cầu nghiêm ngặt trong việc bảo trì và kéo dàituổi thọ của thiết bị chính và những luật giảm ảnh hưởng đến môi trườngcần phải được tuân thủ. Trong đó: • Những yêu cầu vận hành chu kỳ của NLNLT trong kho ảng t ải r ộng mặc dù chúng được thiết kế cho vận hành ở tải không đổi. Nh ững yêu cầu biến đổi tải có thể đến từ những chiến lược kinh tế được tính toán tại những trung tâm năng lượng hay từ những dao động t ải h ệ thống. Vận hành theo tải tin cậy và hiệu quả sẽ đảm bảo việc thoả mãn hàng ngày, hàng tuần và theo mùa của yêu cầu năng lượng điện và những thay đổi tải ngẫu nhiên không đoán trước cho đến những giới hạn vật lý của tổ hợp. • Việc kéo dài tuổi thọ thiết bị là quan trọng vì nó tối đa vi ệc dùng tài sản, giới hạn thời gian chết và tối thiểu những chi phí vận hành và bảo trì. Nguyên nhân chính của vòng đời ngắn của bất kỳ hệ thống nào là vận hành ứng suất cao. Trong NLNLT, những ứng suất nhi ệt ph ụ thuộc vào những dao động áp suất và nhiệt độ hơi là đặc bi ệt quan - 3- trọng. Hầu hết ứng suất nghiêm trọng xảy ra trong suốt quá trình kh ởi động và những biến đổi tải lớn đột ngột. • Một NLNLT có hiệu suất trong khoảng 30 đến 35%, n ...