Nâng cao chất lượng hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện buôn kuốp ứng dụng trí tuệ nhân tạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ SỸ THANH

NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG
ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN BUÔN KUỐP
ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hoá
Mã số:
60 52 02 16

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2016


Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ TIẾN DŨNG

Phản biện 1 : TS. NGUYỄN LÊ HÒA

Phản biện 2 : TS. NGUYỄN HOÀNG MAI

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 8 năm 2016

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm thông tin-học liệu, Đại học Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trước sự phát triển của nền kinh tế xã hội, trong đó không thể
không nói đến sự phát triển mạnh mẽ của ngành năng lượng điện để
đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hoá đất nước. Để đáp ứng
nhu cầu về sự phát triển kinh tế của xã hội ngành điện đóng một vai
trò cực kỳ quan trọng trong cuộc sống xã hội, an ninh quốc phòng,
đời sống của nhân dân... Trong xu hướng hội nhập quốc tế, sự phát
triển của ngành năng lượng điện không thể bỏ qua được đó là chất
lượng của điện năng. Việt Nam có nguồn thủy năng vô c ng lớn. Vì
vậy việc sữ dụng các nhà máy thuỷ điện để có thể tận dụng tốt nguồn
tiềm năng này thì việc hiểu, n m

t công nghệ, cách thức vận hành,

thành phần, nguy n l của một nhà máy thủy điện là vô c ng quan
trọng. Điều tốc là một phần c

ản của nhà máy thủy điện nói chung

cũng như nhà máy thủy điện uôn uốp nói ri ng.
Mô hình toán học của hệ thủy lực của nhà máy thủy điện là mô
hình dạng phi tuyến. Một số công trình đi trước đã xây dựng mô hình
toán học mô tả hệ thống và đề xuất phư ng pháp điều khiển nhằm
nâng cao chất lượng hoạt động của hệ thống điều tốc. Vì vậy trong
nghiên cứu này Tôi thực hiện xây dựng mô hình toán học mô tả hệ

thống điều tốc của nhà máy thủy điện Buôn Kuốp ằng các phư ng
trình biểu diễn sự ảnh hưởng của độ đàn hồi l n đường ống áp lực...
ô phỏng quá trình điều khiển ộ điều tốc dựa tr n các phư ng trình
toán học mô tả hệ thực s dụng phần mềm

atla -Simulink.

Sau đó kiểm nghiệm và điều chỉnh mô hình để mô tả gần với
thống thực.


2
Tr n c sở đó, tạo mô hình phục vụ cho quá trình nghi n cứu,
học tập, áp dụng th nghiệm các phư ng án cải tiến nhằm nâng cao
chất lượng hoạt động của hệ điều tốc tại nhà máy.
Trong phạm vi của cuốn luận văn này với đề tài Tôi nghiên
cứu là: “Nâng cao chất lượng hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện
buôn kuốp ứng dụng trí tuệ nhân tạo” được thực hiện nhằm năng cao
chất lượng động học của hệ thống điều khiển Tuabin thuỷ lực nhà
máy thuỷ điện Buôn Kuốp, góp phần cải thiện chất lượng điện năng
của hệ thống điện.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được mô hình toán học của hệ thống điều tốc nhà
máy Thủy điện Buôn Kuốp mô tả sát với hệ thống thực tại nhà máy.
Đề xuất được thuật toán điều khiển ứng dụng trí tuệ nhân tạo
để nâng cao chất lượng điều khiển của hệ thống điều tốc nhà máy
Thủy điện Buôn Kuốp có xét đến lực cản và các thành phần bất định
khác.
Xây dựng mô hình và mô phỏng toàn bộ hệ thống trên Matlab
– Simulink.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống điều tốc của máy phát điện
đồng bộ 3 pha Nhà máy Thủy điện Buôn Kuốp;
Phạm vi nghiên cứu là vấn đề điều khiển hệ thống điều tốc s
dụng trí tuệ nhân tạo nâng cao chất lượng điều khiển của Hệ thống
điều tốc Nhà máy Thủy điện Buôn Kuốp;
Xem cột nước là cố định.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết.


3
Nghiên cứu xây dựng mô hình toán học của máy phát điện
đồng bộ 3 pha Nhà máy Thủy điện Buôn Kuốp.
Dựa trên các mô hình toán học, nghiên cứu và áp dụng lý
thuyết của trí tuệ nhân tạo để đề xuất thuật toán điều khiển hệ thống
điều tốc nhằm đạt được các tín hiệu đầu ra với chất lượng điều khiển
tốt.
S dụng công cụ

atla để mô phỏng, đánh giá và rút ra kết

luận.
5. Bố cục đề tài
Luận văn được chia làm thành 4 chư ng như sau:
Mở đầu:
Chư ng 1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống điện và nhà máy
thuỷ điện Buôn Kuốp
Chư ng 2. Mô hình hoá hệ thống điều tốc nhà máy thuỷ điện
Chư ng 3. Đề xuất thuật toán điều khiển mờ nâng cáo chất

lượng hệ thống điều tốc
Chư ng 4. Mô phỏng và kiểm nghiệm
6. Tổng quan tài liệu tham khảo
[5] Các tác giả “Paolo Pennacchi, Steven Chatterton n, Andrea
Vania” đã nguy n cứu Mô hình hóa phản ứng động học xảy ra của
tuabin Francis.
[8] Tác giả FP de Mello cùng các cộng sự đã nguy n cứu về
turbine thuỷ lực và nguyên cứu các phư ng pháp điều khiển có xét
đến các phần t thủy lực trong đường hầm có xét đến tính đàn hồi.
[10] Các tác giả Đặng Trung Thi, L Đức Dũng, Đoàn Quang
Vinh xét đến hiệu ứng đàn hồi của cột nước trong ống áp lực được
biểu diễn bằng hàm toán học vô tỷ.


4
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN, NHÀ MÁY THỦY
ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC BUÔN KUỐP
1.1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA VIỆT NAM
VÀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN BUÔN KUỐP
1.1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm công trình Nhà máy thủy
điện Buôn Kuốp
Nhà máy thủy điện Buôn Kuốp thuộc các xã Nam Đà huyện
Krông Knô, xã Eana huyện Krông Ana thuộc tỉnh Đ k Nông, xã Hòa
Phú thuộc thành phố Buôn Mê Thuột, tỉnh Đ k L k.
Nhà máy thủy điện Buôn Kuốp được phép xây dựng theo văn
bản số 1107/CP-CN ngày 19/8/2003 của Thủ tướng Chính phủ. Đây
là một công trình thuộc bậc thang thủy điện trên sông Srêpôk.
Công trình thủy điện Buôn Kuốp nằm trên sông Srêpôk là bậc

thang thứ 4 tính từ thượng lưu nguồn nhánh Krông Knô và là bậc
thang thủy điện đầu tiên trên dòng sông chính Srêpôk.
Phía thượng lưu có các nhà máy thủy điện Krông Nô 2, Krông
Nô 3; uôn Tua Srah; Chưpông

rông. Phía hạ lưu có các nhà máy

thủy điện Hòa Phú; Drây Hlinh 1, Drây Hlinh 2, Drây Hlinh 3;
Srêpôk 3; Srêpôk 4 và Srêpôk 4A.
1.1.2. Hệ thống các thiết bị Công trình thủy điện Buôn
Kuốp
a. Hồ chứa
b. Cửa lấy nước
c. Đường hầm
d. Tháp điều áp
e. Đường ống áp lực


5
1.1.3. Nhà máy
a. Tuabine
b. Van chính
c. Máy phát
d. Máy biến áp chính T1, T2
e. Hệ thống kích từ
f. Các hệ thống khác và trạm phân phối 220-110-22kV
1.2.

HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN BUÔN

KUỐP
1.2.1. Chức năng và cấu tạo
Hệ thống điều tốc có các chức năng là Tự động khởi động tổ
máy, điều chỉnh tần số để hòa tổ máy vào lưới khi có lệnh chạy máy,
Ổn định tốc độ tổ máy khi không tải, khi hòa lưới và khi mất tải đột
ngột, dừng máy ình thường và dừng khẩn cấp khi có sự cố.
1.2.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều tốc.
1.2.3. Hệ thống điều khiển
a. Tủ điều khiển GEC 431
b. Khối tác động AU
c. Cơ cấu phản hồi độ mở cánh hướng
d. Hệ thống dừng khẩn cấp Emergency tổ máy (ECS)
e. Thiết bị bảo vệ vượt tốc cơ
f. Thiết bị phụ (Bộ lọc dầu điều tốc)
g. Hệ thống dầu điều khiển
1.2.4. Quá trình khởi động/dừng máy, các chế độ làm việc
và chức năng của hệ thống
a. Quá trình khởi động tổ máy
b. Quá trình điều chỉnh tốc độ trong khi hòa đồng bộ tổ máy
c. Các vòng lặp điều khiển của hệ thống điều tốc


6
CHƢƠNG 2

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY
THUỶ ĐIỆN BUÔN KUỐP
2.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

2.2.

MÔ HÌNH HOÁ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG
2.2.1. Mô hình tuabin thuỷ lực
a. Các đặc tính cơ bản của tuabin
Công suất c tr n trục tuabin (Pmec) có thể đạt được ở tuabin

thủy lực l tưởng bằng tích của độ cao thủy lực đối với tuabin ( ht –
cột nước tỉnh) với lưu lượng theo khối lượng của chất lỏng (qt). Tuy
nhiên, thực tế thì công suất c của tuabin bị giảm theo hệ số của hiệu
suất (η) là hệ số để tính toán phần tổn thất công suất.
Các đặc tính chính của tuabin thủy lực được trình ày dưới
đây.


Hiệu suất η
(2.3)
Pmec=η

Hay


.

(2.4)

Hệ số tỷ tốc ns (số vòng quay đặc trưng):

Hệ số tỷ tốc là số vòng quay trong một phút của một tuabin có

kích thước sao cho khi làm việc với cột nước 1 mét thì có thế phát ra
công suất bằng một mã lực (736KW).
Công thức tính toán của hệ số tỷ tốc ns như sau:
√



(2.5)

Tỷ lệ phản ứng γ.

Tỷ lệ phần ứng được xác định thành phần áp năng tham gia
vào quá trình chuyển hóa năng lượng trong phạm vi tuabin.


7
(2.6)
Trong đó: p1: là áp lực của nước trước khi đi qua tua in
p2: áp lực sau khi đi qua tua in.
Đối với tua in xung kích thì γ=0 (p1=p2).
b. Phương trình động học cơ bản của tuabin
Công suất của loại tua in Francis trong N TĐ.
Như công thức (2.4) ta có
(2.7)
Ở hệ đ n vị tư ng đối, công suất tuabin có thể biểu diễn như
sau :

̅ ̅

̅

̅
̅

Với ̅
̅

̅

(2.8)

̅

(2.9)

: Gọi là công suất cản của tuabin.

So sánh (2.1) với (2.8), có thể thấy được hiệu suất η là một
hàm vị trí của van G, và (2.8) có thể viết lại
̅
̅
̅ ̅



̅

̅

̅ (̅

̅
̅ )

(2.10)

Hệ số khuất đại tuabin At được tính từ tỷ lệ góc mở hiệu dụng
của góc mở thực tế của van hướng, có xét đến sự rành buộc về
momen trên trục tuabin và trục máy phát, được tính theo biểu thức
đưới đây[11].
(2.11)
Trong đó Gfl và Gnl là vị trí van hướng khi tuabin vận hành đầy
tải và không tải. Pt.rate và PG.rate là công suất định mức của tuabin và
của máy phát.


8
Viết ở hệ đ n vị tư ng đối.
̅

̅√ ̅  ̅

̅√ ̅

(2.12)

(2.12) có s dụng đến quan hệ Q,U trong hệ đ n vị tư ng đối :
=> ̅

̅

Trong đó: Qcb ,Ucb tư ng ứng là lưu lượng và tốc độ c

(2.13)
ản của

dòng chảy. A là tiết diện của đường ống dòng chảy đi qua.
c. Phương trình chuyển động của Tuabin - máy phát
Phư ng trình góc quay thể hiện mối quan hệ giữa mô men
quay của trục roto và momen gia tốc của nó. Trong đó mômen gia tốc
được xác định là bằng sai lệch giữa moomen trục c và mômen điện.
khi tốc độ ổn định thì momen c

ằng mô momen điện. Khi có sự

dao động hoặc mất cân bằng thì sẽ tạo ra gia tốc quay của máy điện
theo phư ng trình chuyển động sau[4, pp78].

Tacc

d 2m
 J . 2  Tmec  Telec
dt

(2.16)

Với vận tốc góc c m[rad/s] là đạo hàm theo thời gian của góc
quay của công thức 2.15, n n được viết thành

J.

d m
 Tmec  Telec
dt

(2.17)
Phư ng trình 2.16 có thể được chuẩn hoá bằng quan hệ trong
hệ đ n vị trư ng đối của hằng số quán tính H. Gọi m0 là vận tốc góc
định mức nên ta có.

J 2m0
H
2.V .Acb

(2.18)


9

2.H .VAcb d m
.
 Tmec  Telec
2m 0
dt

(2.19)
Quan hệ giữa vận tốc góc điện [rad/s] với vận tốc góc của
roto được tính như sau



m
pn

(2.20)

Trong đó: pn là số đôi cực từ của máy phát điện. Phư ng trình
3.8 có thể việc trong hệ đ n vị trư ng đối của vận tốc của roto và
theo vận tốc của dòng điện r[rad/s].






T mec  T elec
Trong đó:

omen c

d m
 2.H .
dt

(2.21)

ản

Tcb 

V .A cb
m 0

Với P=T. do vậy công thức 2.20 được theo quan hệ giữa
công suất c và công suất điện với dao động nhỏ quanh điểm làm
việc và bỏ qua thành phần bậc 2, ta có.










 T  r 0 T  r T0












(2.22)





 T mec   T elec  r 0 .( T mec   T elec )  r .( T mec 0   T elec 0 ) (2.23)
Ở trạng thái xác lập thì momen c


sẽ bằng momen điện



T mec 0  T elec 0 vì vậy 2.22 được viết lại là:










 T mec   T elec  r 0 .( T mec   T elec )

(2.24)

Từ phư ng trình 2.20 và 2.21 ta có




T mec  T elec  2.H .



d  r
dt

(2.25)


10
Do ta xét hệ quanh điểm làm việc n n phư ng trình 2.24 được
viết lại như sau:




T mec  T elec



d r
 2.H .
dt

(2.26)

2.2.2. Mô hình cánh hƣớng

2.2.3. Mô hình cột nƣớc
a. Mô hình phi tuyến của cột nước
b. Mô hình tuyến tính của cột nước
c. Tổn thất cột nước do ma sát
2.2.4. Mô hình tháp điều áp
2.2.5. Mô hình tải máy phát
a. Mô hình tải
b. Mô hình tải máy phát
2.2.6. Tần số tải
2.3.

MÔ HÌNH TOÁN CỦA CẢ HỆ THỐNG
Các phần t của nhà máy thuỷ điện như: hồ chứa, đường hầm,

tháp điều áp, đường ống áp lực, hệ thống tuabine và côn hút.

Hình 2.14. Sơ đồ khối của các phần tử trong hệ thống điều tốc


11
2.3.1. Các tham số và biến quá trình của hệ thống thủy lực
nhà máy thủy điện Buôn Kuốp
2.3.2. Hệ phƣơng trình phi tuyến mô tả hệ thống thủy lực
-

Phư ng trình dòng chảy
̅

-

̅

̅

̅

̅

-

̅

̅

∫̅

(2.86)

|̅ |

(2.87)

̅ |̅ |

(2.88)

Phư ng trình động học của đường ống áp lực
̅
̅

(2.89)

Trường hợp xét đến hiệu ứng cột nước đàn hồi
̅

̅

̅

̅

Phư ng trình động học của tháp điều áp
̅

-

(2.85)

Phư ng trình động học của đường hầm
̅

-

̅

̅

(

(

) ̅

̅

) ̅
̅

̅

̅

(2.90)

- Trường hợp không xét đến hiệu ứng cột nước đàn hồi
hàm tanh(Tep.s)Tep.s
̅

-

̅

̅

(2.91)

Phư ng trình động học của tuabin
̅

-

̅

̅ √̅

Công suất c của tuabin
Với ̅ ̅

(2.92)


12
̅

̅

̅

̅

̅


̅

(2.93)

- Trường hợp xét đến hiệu suất của tuanbin
̅
-

̅

̅

(2.94)

Phư ng trình chuyển động của tuabin
̅

-

̅


̅

̅


̅

(2.95)

Phương trình động học van hướng
̅

̅=̅

(2.96)

2.3.3. Tổng hợp mô hình
Với hàm phi tuyến Zp.tanh(Tep.s) theo [8] được mô hình 2.16
như sau:

In

Out

-

zp

+
2

+
-

e-2.T .s
ep

Hình 2.16. Sơ đồ mô tả hàm Zp.Tanh(Tep.s)
Từ các phư ng trình động học (2.85)  (2.96) của hệ đã cho
ở trên, mô hình phi tuyến của nhà máy được xây dựng như hình 2.17.


13

Abs

H0

Dong hoc duong ham

H12

f p2

-

UC

+

1
Twc .S

-

Dong hoc thap dieu ap
+

Us

Hr

1
Cs . S

-

UNL
Ut + -

Ut
Dong hoc ap luc

f p1
H1
Ut zp.tanh(Tep.s) HQ

G

Mo hinh may phat-tai

Hr
Ht

- +
-

At

Pmechanical Pmec

+

+
-

Pload

Ht

-

1
2.H.s
D

.(G)

G

1
s

1
Tg

+

u

G

-

Dong hoc canh huong

Hình 2.17. Tổng hợp mô hình phi tuyến nhà máy thuỷ điện

r


14
CHƢƠNG 3
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
3.1.

GỚI THIỆU LÝ THUYẾT MỜ
3.1.1. Định nghĩa tập mờ
3.1.2. Một vài dạng hàm liên thuộc thƣờng đƣợc sử dụng
3.1.3. Xây dựng mô hình mờ cho đối tƣợng
Trong mô hình điều khiển mờ có hai dạng phổ biến về mô hình

mờ thường được s dụng. Đó là mô hình mờ Mamdani và mô hình
mờ Sugeno. Trong đó mô hình mờ Mamdani có nhiều ưu điểm nên
được thừa nhận và s dụng rộng rải h n mô hình mờ Sugenno. Sau
đây tìm hiểu cụ thể một mô hình thường hay s dụng là mô hình mờ
Mamdani.
Cấu trúc bộ điều khiển mờ c

ản gồn gồm các thành phần:

S đồ khối của bộ điều khiển gồm có 4 khối được thể biểu diễn
mô hình mờ

amdani như hình 3.2

Hình 3.2. Sơ đồ khối chức năng các bộ điều khiển mờ.
a. Khâu mờ hóa
b. Khâu thực hiện luật hợp thành
c. Khâu giải mờ
d. Tối ưu hóa hệ thống


15
3.2.

ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN MỜ NÂNG

CAO CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC
3.2.1. Đề xuất phƣơng án
Đặc điểm của một hệ thống là pha không cực tiểu bởi quán
tính của nước, khi có sự thay đổi về góc mở van dẫn nước vào tuabin
thì đáp ứng của nó là công suất c tr n trục tuabin ở giai đoạn đầu
của quá độ sẽ có hướng ngược lại tác động của van. Trong khi đó các
bộ điều khiển PID được thiết cho một điểm làm việc, do đó theo thời
gian việc ổn định tốc độ sẽ ảnh hướng theo. Do vậy s dụng bộ điều
khiển mờ để thay thế bộ điều khiển PID nhằm kh c phục yêu cầu
trên.
Cấu trúc bộ điều khiển đề xuất như hình 3.6.

Hình 3.6. Sơ đồ khối điều khiển thay thế bộ điều khiển mờ
3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ
a. Cấu trúc bộ điều khiển mờ
Cấu trúc ộ điều khiển được thể hiện như hình vẽ 3.17.

Hình 3.7. Cấu trúc bộ điều khiển mờ

16
b. Định nghĩa tập mờ
-

Định nghĩa các biến ngôn ngữ vào ra

Biến ngôn ngữ vào là lượng sai lệch tốc độ điều khiển “E” và
tốc độ biến thiên của sai lệch “E’”.
Biến ngôn ngữ ra độ mở điều khiển cánh hướng “U”.
-

Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ vào ra
E = [-0.1; 0.1]
E’ = [-0.1; 0.1]
U = [-1; 1]

-

Số lượng tập mờ

Theo kinh nghiệm thì chọn 5 giá trị là đủ để điều khiển nâng
cao chất lượng.


E = NB NM Z PM PB



E’ = NB NM Z PM PB



U = NB NM Z PM PB

Trong đó:

-

+ NB

: Âm nhiều

+ NM

: Âm vừa

+ Z

: Zero

+ PM

: Dư ng vừa

+ PB

: Dư ng lớn

Xác định dạng hàm liên thuộc.

Theo kinh nghiệm chọn hàm liên thuộc có dạng hình học đ n
giản như hình thang, tam giác


17

Hình 3.8. Xây dựng hàm liên thuộc cho sai lệch E và E’

Hình 3.10. Xây dựng hàm liên thuộc cho đáp ứng đầu ra U
c. Xây dựng luật hợp thành
Với 5 tập mờ của mỗi biến đầu vào, ta xây dựng được 5x5
= 25 luật điều khiển.


18
Bảng 3.1. Bảng luật hợp thành bộ điều khiển mờ
Sai số “E”

Tốc độ sai số biến thiên “E’”

Âm
nhiều
Âm
vừa

Âm
nhiều
Âm

nhiều
Âm
nhiều

Không

Âm vừa

Dƣơng
vừa
Dƣơng
nhiều

Âm
vừa
Âm
nhiều
Âm
vừa
Âm
vừa

Âm vừa

Không

Không

Âm
vừa

không
Âm
vừa
Âm
vừa
Không
Dư ng
vừa
Dư ng
vừa

Dƣơng
vừa
Âm
vừa
Không
Dư ng
vừa
Dư ng
vừa
Dư ng
nhiều

Dƣơng
nhiều
Không
Âm
vừa
Dư g

vừa
Dư ng
nhiều
Dư ng
nhiều

d. Chọn luật hợp thành
Từ các luật điều khiển trên chọn luật hợp thành Max-min
có kết quả như hình 3.12.
e. Giải mờ
Theo trên ta có miền xác định của các giá trị mờ đầu ra là miền
liên thông nên sẽ giải mờ theo phư ng pháp trọng tâm.

Hình 3.12. Quan hệ vào ra của bộ điều khiển mờ


19
CHƢƠNG 4
MÔ PHỎNG VÀ KIỂM NGHIỆM
4.1.

TRƢỜNG HỢP CHƢA CÓ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
4.1.1. Mô hình các phần tử trong hệ thống thuỷ lực

Hình 4.1. Sơ đồ mô phỏng hệ thống thuỷ lực.
a. Mô hình đường ống dẫn nước
b. Mô hình tháp điều áp
c. Mô hình đường ống áp lực
d. Mô phỏng secvor cánh hướng

20
e. Mô phỏng bộ điều khiển tuabin với PID

Hình 4.6. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điều khiển tuabin
4.1.2. Tổng hợp mô hình

Hình 4.7. Sơ đồ mô phỏng hệ thống nhà máy thuỷ điện


21
4.1.3. Các kết quả mô phỏng
a. Đáp ứng của hệ thống thủy lực
Quan he cac dap ung giua cot nuoc, duong ham, thap dieu ap, tuabin
6

5
Luu luong nuoc qua ong dan[pu]
4

He don vi tuong doi[pu]

Cot nuoc dinh muc[pu]

Thoi diem dong tai t2

3
Luu luong nuoc qua tuabin[pu]
2

1

0

-1
Thoi diem hoa luoi
-2

0

200

400

600

Thoi diem dong tai t1

luu luong nuoc qua thap dieu ap[pu]

800
1000
1200
Time (seconds)

1400

1600

1800

2000

900

1000

Hình 4.8. Đáp ứng các thành phần thuỷ lực
b. Đáp ứng tốc độ lúc khởi động tổ máy
Qua trinh khoi dong to may
1.2

1

He don vi tuong doi [pu]

0.8
Toc do to may[pu]
0.6
Do mo canh huong[pu]
0.4

0.2

0

-0.2

0

100

200

300

400
500
600
Time (seconds)

700

800

Hình 4.9. Quá trình khởi động tổ máy


22
c. Đáp ứng các chế độ làm việc của tổ máy
Dap ung dieu khien cac che do lam viec cua nha may
1.2

Toc do

1
Cong suat Pmec
0.8

data

0.6

0.4

Do mo canh huong

0.2

0

-0.2

0

500

1000

1500
Time (seconds)

2000

2500

3000

Hình 4.11. Các chế độ làm việc của hệ thống điều tốc
4.2.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
4.2.1. Mô hình bộ điều khiển tuabin với bộ điều khiển mờ

Hình 4.12. Sơ đồ mô phỏng điều khiển tuabin bằng bộ điều khiển mờ


23
4.2.2. Kết quả mô phỏng với bộ điều khiển mờ
Qua trinh khoi dong to may voi bo dieu khien mo
1.2

1

He don vi tuong doi[pu]

0.8
Toc do to máy[pu]
0.6
Do mo canh huong[pu]
0.4

0.2

0

-0.2

0

100

200

300

400
500
600
Time (seconds)

700

800

900

1000

Hình 4.13. Đáp ứng điều khiển tốc độ bằng BĐK mờ
4.3.

SO SÁNH KẾT QUẢ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ BỘ ĐIỀU
KHIỂN PID
Từ kết quả quá trình khởi động tổ máy của bộ điều khiển mờ

và bộ điều khiển kinh điển PID như hình 4.14:

Hình 4.14. Tổng hợp điều khiển tốc độ bằng BĐK PID và mờ