Ứng dụng logic mờ để nâng cao chất lượng điều khiển công suất nhà máy thủy điện đăkrơsa (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HUY QUYỀN

ỨNG DỤNG LOGIC MỜ ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG
ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT NHÀ MÁY

C
C

THỦY ĐIỆN ĐĂKRƠSA

R
L
T.

U
D

Chuyên ngành: kỹ thuật điều khiển và tự động hóa.
Mã số: 8520216

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2020


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

C
C

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Tiến Dũng

R
L
T.

U
D

Phản biện 1: …………………………………………………………………
TS. Phan Văn Hiền
Phản biện 2: …………………………………………………………………
TS. Đỗ Văn Cần

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ
thuật điều khiển và Tự động hóa họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 19 tháng 12
năm 2020

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu và truyền thông - Đại học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay Năng lượng là lĩnh vực quan trọng đối với sự phát triển của một quốc

gia nói riêng trên tồn thế giới nói chung, các nguồn năng lượng được tạo ra từ thủy
điện, năng lượng tái tạo luôn là nguồn năng lượng sạch, ổn định, chi phí thấp và ít
ảnh hưởng đến mơi trường ln được các Quốc gia trên tồn thế giới quan Tâm phát
triển. Chính vì vậy địi hỏi phải có những giải pháp kỹ thuật các vấn đề trên một cách
linh hoạt và hiệu quả.
Nhà máy thủy điện Đăkrơsa với lợi thế địa lý có độ dốc lớn, là khu vực có tiềm
năng lớn về thuỷ điện có lượng mưa trung bình hàng năm lớn, hệ thống sơng suối dày
đặc với độ dốc lớn, thung lũng hẹp, nước chảy xiết và là nơi đầu nguồn của các sơng
lớn có tiềm năng thủy điện. Nhà máy thủy điện Đăkrơsa rất phù hợp làm đối tượng

R
L
T.

nghiên cứu trong đề tài này.
2. Mục tiêu nghiên cứu

C
C

U
D

Đề tài này đề cập đến việc xây dựng mơ hình tốn học của một nhà máy thủy
điện điển hình có chung đường ống áp lực, khơng có hồ chưa, khả năng điều tiết theo
giờ của các khâu thiết bị trong nhà máy thủy điện Đăkrơsa gồm các hạng mục cơng
trình gồm : Đường ống áp lực, Van cầu, máy phát điện, các ống rẽ nhánh. Thông qua
đề tài nghiên cứu này, Tôi hiểu rõ hơn phương pháp xây dựng bộ điều khiển cũng
như các phần tử chức năng trong nhà máy thủy điện để đáp ứng các điều kiện về sự
thay đổi cột áp lớn trong q trình vận hành, khả năng điều chỉnh cơng suất thích ứng

về những thay đổi các yếu tố đầu vào như lưu lượng, cột áp đến hiệu suất và sự ổn
định của thiết bị khi hòa lưới.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống thiết bị, hệ thống điều tốc của nhà máy thủy
điện Đăkrơsa;
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết;
Nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học các khâu trong hệ thống thiết bị nhà máy
thủy điện Đăkrơsa;


2
- Dựa trên mơ hình tốn học, nghiên cứu và áp dụng lý thuyết điều khiển để tự
động chỉnh định các tham số của bộ điều khiển nhằm nâng cao chất lượng hệ thống
điều khiển.
Sử dụng công cụ Matlab để mô phỏng, đánh giá và rút ra kết luận

-

5. Bố cục đề tài
Luận văn được chia thành 04 chương:
Chương 1: Tổng quan về nhà máy thủy điện Đăkrơsa
Chương 2: Mô hình tốn học các khâu trong hệ thống nhà máy thủy điện
Đăkrơsa
Chương 3: Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điều khiển nhà máy

C
C

Chương 4: Mô phỏng và đánh giá kết quả.

R
L
T.

6. Tài liệu nghiên cứu

Tài liệu nghiên cứu sử dụng cho luận văn này là các bài báo, luận văn của các

U
D

tác giả trong nước và nước ngoài về vấn đề mơ hình hóa nhà máy thủy điện và các
phương pháp nâng cao chất lượng điều của nhà máy thủy điện. Tài liệu kỹ thuật của
nhà máy.


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂKRƠSA

1.1 Tổng quan về nhà máy thủy điện Đăkrơsa
1.1.1 Vị trí địa lý cơng trình thủy điện Đăkrơsa
1.2.1 Hồ chứa nƣớc thủy điện Đăkrơsa
1.2.2 Đập thủy điện Đăkrơsa :
1.2.3 Nhà máy thủy điện Đăkrơsa
1.3 Thiết bị thuỷ lực chính của nhà máy thuỷ điện gồm:
1.3.1 Hệ thống turbine nhà máy thủy điện Đăkrơsa

C
C

R
L
T.

1.3.2. Máy phát nhà máy thủy điện Đăkrơsa

U
D

1.3.3 Hệ thống điều tốc thủy điện Đăkrơsa:

Sơ đồ nguyên lý điều khiển của hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện được mơ tả
như hình

a. Các chế độ làm việc của hệ thống điều tốc
Quá trình khởi động : Khi có lệnh khởi động tổ máy đưa đến bộ điều tốc, bộ điều
tốc sẽ thực hiện khởi động tổ máy theo chương trình cài đặt sẵn. Ban đầu bộ điều tốc
sẽ gửi lệnh đi mở cánh hướng thực tế khoảng từ 8% ÷ 24% độ mở cánh hướng tùy theo
cột nước tại thời điểm khởi động, trong giai đoạn này bộ điều tốc làm việc ở chế độ
Opening-Control. Khi tốc độ tổ máy đạt 90% tốc độ định mức bộ điều chỉnh PID được


4
đưa vào hoạt động (bộ điều tốc chuyển sang chế độ “Speed Control Noload”) chương
trình điều tốc sẽ điều khiển tốc độ tổ máy tăng dần và đạt tốc độ định mức. Độ mở
cánh hướng sẽ thay đổi tùy theo cột nước hiện tại của từng tổ máy.

Chế độ điều tần (Frequency Control)
Ở chế độ điều tần máy phát sẽ tự động điều chỉnh tần số của hệ thống ổn định
xung quanh giá trị định mức.
Chế độ điều chỉnh công suất tác dụng (Power control)
Chế độ cố định công suất là chế độ mà điều tốc nhận giá trị đầu vào là giá trị SET
công suất, giá trị SET này được gửi tới điều tốc, điều tốc sẽ quy đổi giá trị công suất
SET này ra một độ mở tương ứng với tín hiệu cột nước hiện tại để đi điều khiển cách
hướng mở ở một giá trị tại thời điểm cơng suất được SET. Trong q trình làm việc nếu
cột nước có sự thay đổi khi đó điều tốc sẽ thực hiện nhận tín hiệu phản hồi tốc độ về và
cột nước thực tế để đi điều khiển cánh hướng mở/đóng lại sao cho ln ln duy trì
được giá trị công suất SET được giữ cố định. Trong quá trình làm việc nếu tần số lưới

C
C

R
L
T.

dao động vượt quá giá trị cho phép thì tổ máy sẽ chuyển sang chế độ điều tần.

U
D

Chế độ điều chỉnh độ mở cánh hướng (Opening control)
Chế độ này máy phát chạy với độ ở cánh hướng đặt sẵn nếu tần số lưới thay đổi quá giá
trị cho phép thì chuyển sang chế độ điều tần.
b. Thơng số và đặc tính của hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Đăkrơsa.
Đối với hệ thống điện Việt Nam hiện nay thì quy định về tần số của hệ thống là 50 ±
0,2 Hz. Tần số phụ thuộc vào tốc độ quay của rotor máy phát.

5

CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC CHO
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂKRƠSA
2.1 Đặt vấn đề
2.2 Mơ hình tốn học các khối chức năng của nhà máy
2.2.1 Đƣờng ống chính
2.2.2 Van Servo
2.2.3 Các đƣờng ống phụ
2.2.4 Lƣu lƣợng đƣờng ống nhánh
2.2.5 Turbine
2.3 Mơ hình tốn học tổng nhà máy thủy điện Đăkrơsa

C
C

U
D

R
L
T.


6

CHƢƠNG 3

ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐĂKRƠSA ỨNG DỤNG LOGIC MỜ

3.1. Đặt vấn đề
Bộ điều khiển của hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Đăkrơsa được vẽ lại như
Hình 3.1. Trong đó hệ thống điều tốc vận hành như sau:

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 3-1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống điều tốc
Việc đáp ứng nhanh của hệ thống điều tốc Nhà máy Thủy điện Đăkrơsa sẽ góp phần
vào việc ổn định tần số và cung cấp nguồn điện nhanh chóng cho hệ thống điện. Điều đó
phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính điều tốc của các tổ máy;
Tuy nhiên Nhà máy Thủy điện Đăkrơsa là nhà máy có hồ điều tiết ngày, bộ điều
khiển hệ thống điều tốc là PID với các tham số được cài đặt từ đầu sẽ có ảnh hưởng
khơng nhỏ trong q trình vận hành, đặc biệt là quá trình khởi động của các tổ máy, với
thời gian kéo dài sẽ không đáp ứng kịp thời khi có sự yêu cầu huy động để tham gia ổn
định cho hệ thống điện tại thị trấn Đăk Tô;
Từ các yếu tố trên tác giã đề xuất cải tiến thuật toán điều khiển hệ thống điều tốc nhà
máy Thủy điện Đăkrơsa ứng dụng logic mờ nhằm đạt được chất lượng điều khiển tốt hơn
trong quá trình khởi động tổ máy để nhanh chóng đáp ứng cơng suất khi có yêu cầu. do
đó cần phải cải thiện hiện tượng quá điều chỉnh và xác lập nhanh giá trị đặt công suất khi

7
làm việc ở chế độ Power Control, tác giả đề xuất phương án cải thiện hiện tượng quá điều
chỉnh và xác lập chậm công suất ở chế độ Power control bằng bộ điều khiển tự chỉnh
định các tham số bộ PID.
3.2. Tổng quan về logic mờ ứng dụng trong điều khiển
3.2.2. Cấu trúc của bộ điều khiển mờ
3.2.3. Tổng hợp bộ điều khiển mờ
a) Thiết kế của bộ điều khiển mờ
Bộ điều khiển mờ có hai biến trạng thái đầu vào và một biến đầu ra. Mỗi biến này
được chia thành nhiều giá trị tập mờ. Số giá trị mờ trên mỗi biến được chọn để phủ hết
các khả năng cần thiết sao cho khả năng điều khiển là lớn nhất trong khi chỉ cần một
số tối thiểu các luật điều khiển mờ. Ở đây ta chọn hai biến trạng thái vào là: Sai lệch

C
C

giữa công suất và công suất phản hồi “E”, tốc độ biến thiên của tín hiệu sai lệch công
suất “dE” và biến ngôn ngữ ra “U” là đại lượng bù vào tín hiệu điều khiển độ mở cánh

R
L
T.

hướng;

U
D

b) Định nghĩa tập mờ
- Định nghĩa các biến ngơn ngữ vào ra

Biến ngơn ngữ vào là tín hiệu điều khiển của bộ điều khiển mờ cụ thể là lượng
sai lệch công suất “E” và tốc độ biến thiên của tín hiệu sai lệch cơng suất “dE”;
Biến ngơn ngữ ra “U” là đại lượng bù vào tín hiệu điều khiển độ mở cánh hướng;
- Xác định miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ vào ra;
Miền giá trị vật lý phải bao hàm hết các khả năng giá trị mà biến ngơn ngữ vào ra
có thể nhận được, ta chọn:


E = [0; 1];



dE = [-0.5; 0];



U = [0; 1].

- Chọn số lượng tập mờ là các giá trị sau:


E = ZE PM PB;



dE = GN GV GC ZE;



U =  ZE PS PM PB;


8
Trong đó:


GN : Âm;



GV : Âm vừa



GC : Âm ít



ZE : Khơng;



PS : Dương ít;



PM : Dương vừa;



PB : Dương lớn;

- Xác định dạng hàm thuộc:
Việc xác định hàm thuộc là rất quan trọng, vì các quá trình làm việc của bộ điều
khiển mờ phụ thuộc rất nhiều vào dáng của hàm thuộc. Mặc dù khơng có một chuẩn
mực nào cho việc lựa chọn nhưng thơng thường có thể chọn hàm thuộc có dạng hình
học đơn giản như hình thang, tam giác với nguyên tắc là các hàm thuộc này có miền
phủ lên nhau đồng thời hợp các miền thuộc phải phủ kín miền giá trị vật lý để trong

C
C

R
L
T.

quá trình điều khiển khơng xuất hiện các khoảng trống. Xuất phát từ các u cầu trên
trong mơ hình này ta chọn các hàm thuộc là hình tam giác và hình thang. Các hàm

U
D

thuộc được chọn cho biến ngôn ngữ vào ra như Hình 3.9, Hình 3.10 và Hình 3.11.


9
Hình 3.7. Hàm thuộc cho sai lệch E.

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 3- 8. Hàm thuộc cho sai lệch dE.

Hình 3.9 Hàm thuộc cho đầu ra U.


10
c) Xây dựng luật hợp thành
Với 3 tập mờ của biến đầu vào E và 4 tập mờ của biến đầu vào dE, ta xây dựng
được 3x4 = 12 luật điều khiển. Các luật điều khiển được biểu diễn dưới dạng mệnh đề:
IF…THEN…các luật này được xây dựng theo 2 nguyên tắc sau:
- Sai lệch E càng lớn thì tác động điều khiển càng lớn;
- Tích phân sai lệch dE càng lớn thì tác động điều khiển càng lớn;
Bảng 3. 1. Luật mờ của bộ điều khiển mờ
Sai lệch tần số (E)
U

Sai lệch
tích phân
tần số

(dE)

ZE

PM

PB

GN

PM

PB

PB

GV

PM

GC

R
L
T.

C
C

ZE

U
D

PS

ZE

PM

PB

PS

PM

PS

PM

Luật hợp thành xây dựng trên Matlab như Hình 3.12.

Hình 3.10 Luật hợp thành trên Matlab
d) Chọn luật hợp thành


11
Ta chọn luật hợp thành MAX-MIN, biểu diễn dưới dạng Ruler như Hình 3.13.

C

C

R
L
T.

Hình 3. 11 Biểu diễn dưới dạng Ruler

e) Giải mờ

U
D

Kết quả giải mờ như Hình 3.12.


12

C
C

R
L
T.

Hình 3.12. Giải mờ

U
D

3.3. Giải pháp đề xuất ứng dụng logic mờ để nâng cao chất lƣợng điều khiển công
suất nhà máy thủy điện Đăkrơsa
Qua phân tích thực trạng thuật toán điều khiển PID đang sử dụng của hệ điều tốc tại nhà
máy cùng với các chế độ vận hành, chúng ta thấy việc sử dụng các thông số cố định
của thuật toán P, I, D sẽ chưa mang lại hiệu quả tối ưu. Để chất lượng điều khiển được
nâng cao hơn nữa, trong luận văn này đề xuất ứng dụng logic mờ để tự động chỉnh
định tham số của bộ điều khiển PID trong chế độ vận hành Power Control. Cấu trúc bộ
điều khiển gồm có 2 phần là bộ điều khiển PID và bộ điều khiển mờ. Bộ điều khiển
mờ có 2 đầu vào e(t) và biến thiên e(t) và 3 đầu ra là ba hệ số của bộ điều khiển PID là
KP, KI và KD. Cấu trúc của bộ điều khiển được thể hiện như Hình 3.8.


13
No load

ĐK tốc độ ở chế
độ không tải
Cánh hƣớng

ĐK độ mở không
tải

Điều tốc

Load

ĐK tốc độ khi
online(PID)
ĐK tốc độ khi
online(PID)

e

∆Kp
de/dt

∆Ki

∆Kd

ĐK công suất
online(PID+Fuzz
y)

Hình 3.8 : Cấu trúc bộ điều khiển dùng thuật tốn PID+ Puzzy

C
C

PUZZY

R
L
.
Kp

Xd+

e

-

T
U
D
de/dt

Ki

PID

Kd

x

Bộ điều khiển

Phản Hồi

Hình 3.9. Sơ đồ ngun lý của phương án cải tiến thuật toán điều khiển hệ thống
điều tốc mà luận văn đề xuất

CHƢƠNG 4. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

4.1 Mô phỏng hệ thống điều tốc hiện tại của Nhà máy
4.1.1 Mô phỏng các phần tử của hệ thống trên Matlab-Simullink
a) Mô phỏng bộ điều khiển
Mô phỏng bộ điều khiển hệ thống điều tốc Nhà máy thủy điện Đăkrơsa trên
Matlab-Simulink như hình:

14

Hình 4-1 Mơ hình bộ điều khiển trước cải tiến NMTĐ Đăkrơsa trên Matlab
b) Mơ phỏng van servo

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 4-22 Mơ hình hóa van servo trên Matlab
-

Tín hiệu vào là tín hiệu điều khiển u1

- Tín hiệu ra là độ mở cánh hướng G1
c) Mơ phỏng cột nước tổng

Hình 4-3 Mơ hình hóa cột nước tổng trên Matlab
-

Tín hiệu vào là cột nước tổng, lưu lượng qua 3 đường ống và hệ số tổn hao kp

- Tín hiệu ra là cột nước thực tế vào 3 đường ống

d) Mô phỏng năng lượng thủy lực vào turbine


15

Hình 4-4 Mơ hình hóa năng lượng thủy lực trên Matlab
- Tín hiệu vào: là cột nước tổng HD và độ mở cánh hướng G1
- Tín hiệu ra là: cột nước H1 và lưu lượng G1
e) Mô phỏng công suất cơ đặt vào máy phát

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 4-53 Mơ hình hóa cơng suất cơ trên Matlab
f) Mô phỏng của tổ máy 1
- Tín hiệu vào: cột nước H1, lưu lượng Q1 và lưu lượng khơng tải Qnl
- Tín hiệu ra: là cơng suất cơ Pmec1

Hình 4-6 Sơ đồ mơ phỏng 1 tổ máy phát điện trên Matlab
Mô phỏng máy phát và lưới điện một tổ máy
Hệ thống điện tại nhà máy lúc vận hành bình thường:

16

Hình 4-7 Sơ đồ mạch nhất thứ lưới điện nhà máy
-

Mơ hình trên Matlab:

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 4-8 Mơ phỏng lưới điện và máy phát của một tổ máy trên Matlab
g) Mô phỏng máy phát và lưới điện cả hệ thống:

Hình 4-9 Mơ phỏng cả hệ thống điện nhà máy thủy điện Đăkrơsa và lưới điện


17
4.1.2 Kết quả mô phỏng hệ thống điều tốc trên Matlab-Simullink với bộ điều
khiển hiện tại
Đakrosa là nhà máy thủy điện nhỏ. Với tình hình vận hành thực tế hiện nay nhà
máy liên tục phải dừng và khởi động lại do nhiều yếu tố. Vì thế việc huy động nhanh
cơng suất cơ để nhanh chóng đạt đến cơng suất đặt phát lên lưới bằng việc điều khiển
độ mở cánh hướng là hết sức quan trọng. Trong đồ án này chúng tôi sẽ mô phỏng khả

năng huy động công suất của các tổ máy với bộ điều khiển hiện tại với công suất đặt
định mức là 2.5MW trên một tổ máy.
Đồ thị kết quả được chuẩn hóa sang từ 0 – 100 tương ứng với 0 – 2.5MW
Đáp ứng tần số Wm
Độ mở cánh hướng CH
Công suất cơ Pmec
Kết quả mô phỏng tổ máy với bộ điều khiển hiện tại

C
C

R
L
T.

U
D

Hình 4-10. Kết quả mô phỏng các tổ máy chưa cải tiến
Trên Hình 4-10 là kết quả đáp ứng tần số Wm (đường nét liền màu đen), công
suất cơ Pmec (đường nét đứt chấm) và độ mở cánh hướng (đường nét đứt rời) của tổ
máy phát với bộ điều khiển hiện tại của nhà máy, chưa cải tiến. Chúng ta thấy đáp ứng
giá trị thực tiến đến giá trị mong muốn còn hơi chậm. Với nhu cầu huy động nhanh


18
công suất cơ nhằm đưa công suất phát lên lưới theo yêu cầu thì với bộ điều khiển hiện
tại việc đáp ứng nhanh vẫn thực hiện được nhưng chưa thực sự tối ưu vì thế cần phải
đề suất cải tiến thêm ở khâu điều khiển công suất cơ để huy động cơng sức làm quay
Turbine nhanh nhất có thể.

4.2 Sơ đồ mơ phỏng hệ thống với thuật tốn điều khiển đề xuất PID + FUZZY

C
C

Hình 4-11. Mơ phỏng bộ điều khiển PID kết hợp Fuzzy trên Matlab-Simullink
-

R
L
T.

Mơ phỏng tồn bộ hệ thống trên Matlab-Simullink như hình 4.12.

U
D

Hình 4.12. Mơ phỏng tồn bộ hệ thống trên Matlab-Simullink
4.3 Kết quả mơ phỏng hệ thống điều tốc trên Matlab-Simullink sử dụng bộ điều
khiển PID kết hợp FUZZY
- Kết quả mơ phỏng đặc tính với bộ điều khiển khi sử dụng PID + FUZZY như
hình 4.12.


19

C
C

Hình 4-13 . Kết quả đặc tính khi sử dụng bộ điều khiển PID kết hợp FUZZY.

R
L
T.

Trên Hình 4-13 là kết quả đáp ứng tần số Wm (đường nét liền màu đen), công suất cơ
Pmec (đường nét đứt chấm) và độ mở cánh hướng (đường nét đứt rời) của tổ máy phát
với bộ điều khiển đã cải tiến: PID kết hợp logic mờ. Chúng ta thấy kết quả đáp ứng tốt

U
D

hơn, các giá trị thực nhanh chóng tiến đến giá trị đặt mong muốn và khơng có sự vọt
lố. Điều này đáp ứng nhu cầu huy động nhanh công suất cơ nhằm đưa công suất phát
lên lưới theo yêu cầu.
Để thấy rõ hơn sự hiệu quả của thuật toán mà luận văn đề xuất, trên các hình vẽ 413 và 4-14 dưới đây so sánh kết quả đáp ứng giữa thuật toán điều khiển hiện tại của
nhà máy (chỉ sử dụng PID) và thuật toán điều khiển mà luận văn đề xuất (PID kết hợp
logic mờ).


20

C
C

Hình 4-15. So sánh kết quả đáp ứng độ mở cánh hướng khi sử dụng bộ điều khiển PID
và bộ điều khiển kết hợp PID + FUZZY.

R
L

T.

Trên hình 4.15 là kết quả mô phỏng so sánh đáp ứng độ mở cánh hướng khi sử dụng

U
D

bộ điều khiển hiện tại của nhà máy (PID) và bộ điều khiển mà luận văn đề xuất (kết
hợp PID + FUZZY). Kết quả cho thấy độ mở cánh hướng đạt đến giá trị xác lập bằng
với giá trị đặt ở trường hợp sử dụng bộ điều khiển PID + FUZZY nhanh hơn so với
trường hợp sử dụng bộ điều khiển PID truyền thống, đồng thời khơng có độ vọt lố.
Tương tự như vậy, trên hình 4-15 là kết quả mô phỏng so sánh đáp ứng công suất cơ
trước khi cải tiến (sử dụng bộ điều khiển hiện tại của nhà máy PID) và sau khi cải tiến
(sử dụng bộ điều khiển kết hợp PID + FUZZY mà luận văn đề xuất). Kết quả cho thấy
công suất cơ đạt đến giá trị xác lập bằng với giá trị đặt ở trường hợp sử dụng bộ điều
khiển cải tiến (PID + FUZZY) nhanh hơn so với trường hợp sử dụng bộ điều khiển
PID truyền thống, đồng thời khơng có độ vọt lố.


21

C
C

Hình 4-16. So sánh kết quả đáp ứng cơng suất cơ khi sử dụng bộ điều khiển PID và bộ
điều khiển kết hợp PID + FUZZY.

R
L
T.

Như vậy, từ kết quả mơ phỏng Hình 4.14 và Hình 4.15 ta nhận thấy ở chế độ khởi

U
D

động tổ máy khi sử dụng bộ điều khiển PID + FUZZY cho ta kết quả tốt hơn và ổn
định hơn so với khi chỉ sử dụng bộ điều khiển PID hiện tại. Bộ điều khiển mới mà luận
văn đề xuất cho kết quả tốt hơn so với bộ điều khiển cũ, đáp ứng nhanh chóng cơng
suất khi có yêu cầu nhằm góp phần tối ưu quá trình vận hành của nhà máy và tham gia
vào việc ổn định cho hệ thống điện Quốc gia.


22

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Với việc nghiên cứu và thực hiện luận văn “ Ứng dụng logic mờ để nâng cao chất
lượng điều khiển công suất nhà máy thủy điện Đăkrơsa ” tác giả nhận thấy đã đạt được
một số kết quả như sau:
Phân tích nguyên lý động học chất lỏng trên các phần tử thủy lực và điều khiển
tốc độ turbine. Ngun cứu và phân tích q trình động học của từng phần tử thủy lực,
máy điện từ đó xây dựng được mơ hình tốn theo quan hệ động học của chúng.

Nghiên cứu và ứng dụng logic mờ vào thuật toán điều khiển hệ thống điều tốc nhà
máy Thủy điện Đăkrơsa;
Sử dụng các mơ hình tốn để tổng hợp, hồn thiện và mơ phỏng hệ thống trên phần
mềm Matlab-Simullink với bộ điều khiển PID và kết quả mang lại phù hợp với thực tế
của nhà máy Thủy điện Đăkrơsa; từ đó có thể sử dụng mơ hình này để phân tích, nghiên
cứu, đánh giá chất lượng của bộ điều khiển hiện tại ở các chế độ làm việc khác nhau của
hệ thống điều tốc nhà máy Thủy điện Đăkrơsa;

C
C

R
L
T.

U
D

Cải tiến được bộ điều khiển cho chế độ khởi động bằng ứng dụng logic mờ, với kết
quả mang lại tốt hơn khi sử dụng bộ điều khiển hiện tại của nhà máy là PID; đây là cơ sở
để tác giả tiếp tục nghiên cứu cải tiến bộ điều khiển cho các chế độ vận hành khác của hệ
thống điều tốc;
Với thời gian nghiên cứu có hạn, tác giả chỉ mới đề xuất cải tiến thuật toán điều khiển ở
chế độ khởi động, các kết quả có được ở luận văn này củng chỉ dừng lại ở lý thuyết và
mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simullink. Mong muốn tiếp theo của tác giả là tiếp tục
sử dụng mơ hình bộ điều khiển đã xây dựng để khảo sát, nghiên cứu và thiết kế bộ điều
khiển cho các chế độ còn lại của hệ thống điều tốc và áp dụng được vào thực tế tại nhà
máy Thủy điện Đăkrơsa.
Mô phỏng trên Matlab để phân tích, so sánh và đánh giá chất lượng bộ điều khiển ổn
định tần số trong việc khởi động và vận hành ở chế độ khởi động hòa lưới.