کاربرد الگوریتم بهینه‌سازی SCE در تعیین ضرایب کنترل‌گر کلاسیک PID

Abstract

چکیده<br /> سابقه و هدف: با توجه به کمبود منابع آب در کشور، بهبود مدیریت توزیع آب برای افزایش عملکرد شبکه‌های توزیع آبیاری یک امر اجتناب ناپذیر است. سیستم‌های کنترل نقش مهمی در توزیع آب در شبکه‌ها دارند و میزان موفقیت شبکه بستگی به چگونگی عملکرد آن‌ها دارد. طراحی و اجرای موفق آن‌ها به تنظیم ضرایب کنترلی وابسته است. هدف از این پژوهش تعیین ضرایب بهینه سیستم کنترل با استفاده از روش تکامل تصادفی تدریجی می‌باشد. <br /> مواد و روش‌ها: در این مطالعه سیستم کنترل تناسبی- انتگرالی- دیفرانسیلی کنترل از بالادست و کنترل از پایین‌دست برای سازه تنظیم دریچه کشویی در مدل هیدرودینامیک ICSS توسعه داده شد. برای تنظیم ضرایب این سیستم های کنترل، از الگوریتم بهینه‌سازی تکامل تصادفی تدریجی در گزینه بهره‌برداری افزایشی و کاهشی در مدت زمان بهره‌برداری 5 ساعت در کانال اصلی شبکه آبیاری البرز به‌طول 6/12 کیلومتر استفاده شده است. برای ارزیابی ضرایب کنترل‌گرها، تابع هدف شامل شاخص‌های ماکزیمم قدرمطلق خطا، انتگرال قدرمطلق بزرگی خطا و زمان پاسخگویی سیستم در نظر گرفته شد. همچنین از شاخص‌های مولدن و گیتس برای ارزیابی عملکرد کانال استفاده شد.<br /> یافته‌ها: در گزینه بهره‌برداری افزایشی و کاهشی ضرایب بهینه در هر یک از کنترل‌گرها بدست آمد. با استفاده از ضرایب بدست آمده، مدل در مدت زمان کم در هر یک از مراحل افزایشی و کاهشی قادر خواهد بود عمق را در عمق هدف تنظیم نماید. بیشترین مقدار خطا (انحراف از عمق هدف) در کنترل‌گرهای کنترل از بالادست و پایین‌دست به ترتیب در سازه C1 با مقدار 10 سانتیمتر و در سازه C3 با مقدار 6 سانتیمتر می‌باشد. کنترل‌گر کنترل از بالادست قادر به تنظیم سطح آب در پایین دست خود نمی‌باشد بنابراین تامین نیاز آبگیرهای TO14 و TO16 به علت قرار گرفتن در پایین‌دست سازه تنظیم C3، دچار اختلالاتی شده است که مقدار شاخص کفایت در تحویل در این سازه‌ها به ترتیب در محدوده عملکرد متوسط و ضعیف قرار می‌گیرد. در کنترل‌گر کنترل از پایین‌دست مقادیر این شاخص نسبت به کنترل‌گر کنترل از بالادست بهبود یافته است. شاخص‌های کفایت، راندمان، پایداری در تحویل در هر دو کنترل‌گر در کل کانال در محدوده عملکرد خوب و عدالت در تحویل در محدوده متوسط قرار دارند.<br /> نتیجه‌گیری: نتایج نشان می‌دهد ضرایب بهینه بدست آمده از مدل توسعه داده شده در هر دو کنترل‌گر کنترل از بالادست و کنترل از پایین-دست پاسخگوی تغییرات در بهره‌برداری در مدت زمان کوتاه می‌باشد.<br /> واژه‌های کلیدی: سیستم کنترل تناسبی- انتگرالی- دیفرانسیلی، مدل هیدرودینامیک ICSS، کانال اصلی شبکه آبیاری البرز، شاخص‌های ارزیابی.