توسعه کاربرد مدل کنترل پیش بین برای بهبود مدل های شبیه سازی- بهینه سازی در مدیریت سامانه های انتقال آب: مطالعه موردی خط انتقال آب زرینه‌رود به تبریز

Abstract

این مقاله به بررسی استفاده از روش کنترل پیش‌بین به‌منظور بهبود مدیریت حجم آب ذخیره‌شده در مخازن خطوط انتقال آب می‌پردازد. کنترل پیش‌بین از مدل‌های کنترل مدرن است که به دلیل عملکرد مناسب آن نسبت به تغییرات ناگهانی مدل، در سامانه‌های مهندسی مورد توجه قرار گرفته‌است. از قابلیت‌های اصلی کنترل پیش‌بین، مدل‌سازی پیش‌بین سیستم در تابع بهینه‌سازی است، این ویژگی باعث می‌شود کنترل‌کننده با آگاهی از شرایط سیستم در بازه‌های آتی، ورودی مناسب برای رسیدن به خروجی مطلوب را تنظیم کند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم کنترل پیش‌بین و در نظر گرفتن محدودیت ظرفیت پمپاژ ایستگاه‌ها و مخازن، یک کنترل‌کننده بهینه برای خط انتقال آب زرینه‌رود طراحی شد. این خط به طول 180 کیلومتر، شامل 24 انشعاب بوده و بزرگ‌ترین خط انتقال آب خاورمیانه است. در این تحقیق، کنترل‌کننده برای خط انتقال به‌صورت تابعی دو هدفه، حفظ حجم ایمن آب ذخیره‌شده در مخازن و کاهش نوسان جریان در ایستگاه‌های پمپاژ طراحی گردید. نتایج حاصل از اعمال روش کنترل پیش‌بین با داده‌های اپراتوری و همچنین روشی دیگر به نام روش کنترلی انتگرالی درجه دوم خطی مقایسه شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، الگوریتم کنترل پیش‌بین به‌خوبی توانست ضمن عملکرد بهتر نسبت به داده‌های اپراتوری و روش کنترلی انتگرالی درجه دوم خطی، قیود موجود در سامانه را ارضا کرده و نوسان پمپاژ را %22 کاهش دهد. همچنین حجم آب ذخیره‌شده مخازن را با کمترین انحراف در مجاورت حجم مطلوب حفظ کند. از طرفی الگوریتم پیشنهادی موجب می‌شود، مجموع دبی پمپاژ شده %8 از طریق بهینه‌سازی کاهش یابد.