Tên luận án:
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TUABIN THỦY ĐIỆN LIÊN KẾT VÙNG TRÊN CƠ SỞ LOGIC MỜ VÀ MẠNG NƠRON NHÂN TẠO
Ngành:
Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết vùng trên cơ sở logic mờ và mạng nơron nhân tạo" tập trung giải quyết bài toán nâng cao công suất, ổn định hệ thống điện và chất lượng điện năng tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh tích hợp năng lượng tái tạo và xây dựng lưới điện thông minh. Mục tiêu chính là nghiên cứu, xây dựng mô hình hệ thống điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết vùng và phát triển hệ điều khiển trên cơ sở logic mờ và mạng nơ ron nhân tạo nhằm nâng cao chất lượng điều khiển.
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc khảo sát quy trình vận hành thực tế của hệ thống tự động hóa thủy điện, xây dựng mô hình mô phỏng tuabin máy phát thủy lực trên Matlab/Simulink với các tham số thực tế, và áp dụng các thuật toán điều khiển thông minh mới. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu bao gồm thiết bị, công nghệ tuabin nhà máy thủy điện đơn vùng và hai vùng, quy trình vận hành nhà máy, hệ thống điện, các dạng sự cố của tổ máy và ảnh hưởng của các thông số liên quan. Luận án đặc biệt chú trọng thiết kế bộ điều khiển logic mờ loại PI và bộ điều khiển nơ ron kết hợp với các thuật toán tối ưu hóa sinh học như Tối ưu hóa bầy đàn (PSO), thuật toán di truyền (GA), Tiến hóa vi phân (DE), điều khiển dự báo (ANN-MPC), hồi quy phi tuyến (NARMA) và điều khiển thích nghi với mô hình tham chiếu (MRAC).
Về ý nghĩa khoa học, nghiên cứu phát triển các thuật toán điều khiển thông minh ứng dụng điều khiển mờ và mạng nơ ron trong tổng hợp bộ điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết vùng khi phụ tải thay đổi. Về thực tiễn, kết quả là cơ sở để thực nghiệm tiến tới chế tạo các bộ điều khiển thông minh, góp phần giữ ổn định công suất, tốc độ (tần số) và nâng cao hiệu suất làm việc cho các nhà máy thủy điện hiện nay của Việt Nam. Các kết quả mới đạt được bao gồm việc tổng hợp các bộ điều khiển mờ tối ưu loại PI và bộ điều khiển nơ ron tối ưu cho hệ thống liên kết 2 vùng, cùng với việc thiết lập mô hình mẫu cho bài toán điều khiển tần số phụ tải mô hình nhà máy thủy điện đơn vùng và hai vùng. Luận án đã xây dựng chương trình mô phỏng trên máy tính để so sánh, đánh giá các giải pháp điều khiển đề ra.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TUABIN THỦY ĐIỆN LIÊN KẾT VÙNG ĐỂ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ LƯỚI
- 1.1. Giới thiệu về thủy điện Việt Nam
- 1.2. Hệ thống tự động hóa trong nhà máy thủy điện
- 1.3. Bài toán điều khiển tần số và công suất tác dụng trong hệ thống điện
- 1.4. Bài toán điều khiển tần số phát điện khi có liên kết vùng
- 1.5. Tổng quan các nghiên cứu
- Nghiên cứu ngoài nước:
- Nghiên cứu trong nước
- 1.6. Chọn tên đề tài và hướng nghiên cứu
- 1.7. Mục tiêu luận án
- 1.8. Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ THỐNG TUABIN MÁY PHÁT THỦY ĐIỆN LIÊN KẾT VÙNG
- 2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống thủy điện đơn vùng
- 2.1.1. Mô hình đường ống áp lực
- 2.1.2. Mô hình hệ thống servo điện - thủy lực
- 2.1.3. Mô hình tuabin thủy lực
- 2.1.4. Mô hình máy phát điện
- 2.1.5. Khảo sát động học hệ thống
- 2.2. Mô hình hệ thống thủy điện liên kết hai vùng
- 2.3. Mô hình hệ thống điều khiển tốc độ tuabin máy phát thủy điện liên kết hai vùng
- 2.4. Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TUABIN THỦY ĐIỆN LIÊN KẾT VÙNG TRÊN CƠ SỞ LOGIC MỜ ĐỂ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ TẢI
- 3.1. Bộ điều khiển mờ luật PID
- Bộ điều khiển mờ theo luật PID
- Bộ điều khiển mờ theo luật PD
- Bộ điều khiển mờ theo luật PI
- 3.2 Các giải thuật tối ưu hóa tham số bộ điều khiển
- 3.2.1 Thuật toán tối ưu hóa bày đàn PSO
- 3.2.2 Thuật toán di truyền GA
- 3.2.3 Thuật toán tiến hóa vi phân DE
- 3.3. Thiết kế bộ điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết 2 vùng để ổn định tần số khi tải thay đổi
- 3.2.1. Thiết kế bộ điều khiển FLC1 và FLC 2 loại PI
- 3.2.2. Thiết kế bộ điều khiển FLC1 và FLC 2 loại PD
- 3.2.3. Tối ưu hóa các tham số bộ điều khiển mờ
- 3.2.4. Mô phỏng hệ thống điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết 2 vùng
- 3.2.4.1. Mô phỏng bộ điều khiển FLC loại PI kết hợp PSO
- 3.2.4.2. Một số kết quả mô phỏng
- 3.4. Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TUABIN THỦY ĐIỆN LIÊN KẾT VÙNG ĐỂ ỔN ĐỊNH TẦN SỐ TẢI
- 4.1. Đặt vấn đề
- 4.2. Ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo để tổng hợp bộ điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết vùng
- 4.2.1. Những khái niệm cơ bản về mạng nơ ron nhân tạo
- 4.2.2. Các phương pháp huấn luyện mạng nơ ron nhân tạo
- 4.2.2.1. Học có giám sát (Supervised Learning)
- 4.2.2.2. Học củng cố
- 4.2.2.3. Học không có giám sát (Unsupervised Learning)
- 4.2.2.4. Mạng truyền thắng một lớp
- 4.3. Các chiến lược điều khiển tốc độ tuabin trong bài toán điều khiển tần số hệ thống thủy điện ứng dụng mạng nơ ron nhân tạo
- 4.3.1. Chiến lược điều khiển tần số - tải sử dụng bộ điều khiển NARMA-L2
- 4.3.2. Bộ điều khiển LFC dựa trên MRAC
- 4.3.3. MPC ứng dụng ANN cho LFC
- 4.3.3.1. Cấu trúc về MPC dựa trên ANN
- 4.3.3.2. Chiến lược LFC Áp dụng MPC ứng dụng ANN
- 4.4. Các kết quả mô phỏng
- 4.4.1. Điều khiển thủy điện đơn vùng sử dụng bộ điều khiển nơ ron
- 4.4.2 Điều khiển thủy điện liên kết hai vùng sử dụng bộ điều khiển nơ ron
- 4.4.2.1. Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển NARMA và MRAC
- 4.4.2.2. Kết quả mô phỏng cho bộ điều khiển MPC
- 4.5. Kết luận chương 4
- CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH TỐC ĐỘ TUABIN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
- 5.1. Đặt vấn đề
- 5.2. Tổng hợp và phân tích các giải pháp điều khiển cho nhà máy thủy điện đơn vùng và liên kết vùng
- 5.2.1. Sơ đồ mô phỏng nhà máy thủy điện đơn vùng ứng dụng bộ điều khiển mờ và mạng nơ ron
- 5.2.2. Mô hình hệ thống điều khiển tốc độ tuabin thủy điện liên kết 2 vùng để ổn định tần số tải
- 5.3. Kết luận chương 5
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- A. Những kết quả mới đạt được của luận án
- B. Kiến nghị