پایان نامه معرفی و بررسی جبران گر UPQC  و شبیه سازی جبرن افت ولتاژ بوسیله نرم افزار EMTP  در محیط آلوده

چکیده:

جهت برآوردن کیفیت توان مطلوب به یک دستگاه حساس و جلوگیری از متأثر شدن توان ارسالی به آن از هرگونه اغتشاش شبکه و یا فیدر تغذیه کننده آن، ساخت ادواتی با نام Custom Power گسترش یافته است. با توجه به تأثیرپذیری سیستم حساس به نوع اغتشاش و براساس هدف، جبرانگر خاص آن طراحی می گردد. 

تنها جبرانگری که می تواند تا حدودی کلیه اغتشاشات را همزمان جبران نماید، جبرانگر UPQC است که مورد بحث این پروژه نیز می باشد. 

UPQC توانایی غلبه بر نامتعادلی بار و یا ولتاژ و Voltage Sag/Swell و همچنین حذف هارمونیک های ولتاژ و جریان و تامین توان راکتیو بار را دارد. 

UPQC دارای کنترل های مختلفی است که هرکدام از آنها دارای نقاط قوت در یک یا چند مورد می باشند 

در این پروژه ابتدا انواع مختلف کنترلرها و مدار قدرت معرفی گردیده و به مقایسه بین آنها پرداخته می شود. سپس جهت پوشش افت ولتاژ، نوع خاصی از کنترلر معرفی و شبیه سازی می شود. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار ATP-EMTP به پیوست ارائه گردیده است. 

مقدمه: 

Unified Power Quality Conditioner (UPQC 

در گذشته، پرداختن به مسائل کیفیت برق و توان ارسالی به مشترکین چندان مهم نبود و تنها پایداری شبکه با توجه به تغییر بار حائز اهمیت بود. دلیل آن، توقع پایین مشترکین از این انرژی بود چرا که کاربرد آن بیشتر در زمینه روشنایی بوده است. صنایع نیز از تجهیزاتی که با منبع انرژی دیگر تامین می شدند استفاده می کردند. طبعا وابستگی مشترکین نیز به این انرژی چندان نبوده و کیفیت توان پایین تأثیر کوچکی در زندگی داشته است. 

صنایع نیز مشابه مشترکین خانگی، نیاز چندانی به تأمین انرژی از طریق برق نداشتند. با گذشت زمان و پیشرفت صنایع و ساخت وسائل مختلف که توسط این انرژی تأمین می شدند، اهمیت کیفیت انرژی ارسالی هم به مشترکین و هم به صنایع سازنده تجهیزات بیشتر شد. به طور مثال با ساخت موتورهای الکتریکی توان راکتیو قابل ملاحظه ای توسط آنها مصرف می شد و جریان راه اندازی آنها سبب افت ولتاژ می گردید. 

همچنین با گسترش شبکه ها و استفاده از ترانسفورماتورها و مسئله به اشباع رفتن آنها تولید هارمونیک ها در شبکه افزایش یافت. این موارد سبب ناپایداری، تلفات و افت ولتاژ برای مصرف کننده ها و غیره در شبکه شدند و مشترکین و صنایع را تحت تأثیر قرار دادند. با گسترش شهرها و تولید برق در خارج آنها و افزایش فاصله بین مراکز تولید برق و مصرف کننده ها مسائلی مانند، ظرفیت انتقال توان توسط خطوط انتقال نیرو اهمیت یافت. با جبران توان راکتیو در محل بار و جلوگیری از انتقال آن در خطوط انتقال، ظرفیت انتقال توان افزایش یافت. 

امروزه، با ساخت لوازم مختلف که توسط این انرژی تأمین می گردند و تبدیل انرژی های مصرفی به شکل برق و گسترش شبکه ها، مسائل دیگری پدید آمدند. 

ابزاری که توسط مبدل های الکترونیک قدرت کار می کنند و موتورهایی که سرعتشان کنترل می گردد (محرکه های الکتریکی) از سوئیچ هایی در مبدلشان استفاده می شود که منجر به تولید هارمونیک در جریان و نامتعادلی در ولتاژ می شوند. 

همچنین استفاده از ابزاری خاص در صنایع مانند کوره های القائی، سبب نامتعادلی شدید در جریان بار می شود (نامتعادلی در اندازه و در فاز) و به سبب استفاده از سوئیچ های توان بالا، هارمونیک های زیادی به سیستم وارد می شود. تولید این هارمونیک ها توسط بارها بر روی جریان هارمونیک هایی که توسط خود ژنراتورها و اشباع ترانسفورماتورها بر روی ولتاژ ایجاد می شود سبب به اشباع رفتن زودتر از موعد ترانسفورماتورها و تلفات بیشتر و عدم استفاده از ظرفیت کامل موتورها و ترانسفورماتورها می گردد. دلیل آن رابطه مستقیم و مجذور فرکانس با تلفات فوکووهیسترزیس است. 

نامتعادلی نیز سبب به وجود آوردن توالی منفی در ولتاژ می گردد. توالی منفی سبب وارد آمدن نیروئی برخلاف شار مغناطیسی گردان در موتورها شده و لرزش و صدا و بهره برداری دربار پایین تر را به همراه دارد. توان راکتیو نیز موجب کاهش قابلیت انتقال توان در خطوط و احاطه بخشی از توان تولیدی در ژنراتورها می گردد. 

همچنین با ساخت وسایلی که به کیفیت توان حساس هستند نیاز است که انرژی ارسالی به آنها استانداردهای مطروحه در مورد کیفیت توان را رعایت نماید. این استانداردها هرگونه نامتعادلی، هارمونیک، افت یا افزایش ولتاژ را شامل می شوند. معمولا دلایل تغییر در اندازه ولتاژ، کلیدزنی در شبکه قدرت، راه اندازی موتورهای پرتوان در همان فیدر تغذیه، یا اتصالی با توجه به افزایش طول فیدرهای تغذیه کننده است. 

جبرانگرها در جبران توان راکتیو به دو نوع غیرفعال (Passive) و فعال (active) می باشند. ساختار فیلتر غیرفعال متشکل از بانک های خازنی است که کارکرد آن با وارد کردن خازن ها به باس اتصال بار به صورت ثابت و یا پله ای (متغیر) محقق می گردد. از سوئیچ های مکانیکی جهت ورود و خروج خازن ها به باس استفاده می گردد. 4 ایراد اساسی در استفاده از خازن های متغیر وجود دارد: 

1- تولید ایمپالس ها و گذراها در شبکه ناشی از کلیدزنی، 2- با توجه به پله ای بودن ورود و خروج خازن، کنترل توان راکتیو ناقص انجام می پذیرد (گسسته). 3- سرعت پایین در سوئیچ نمودن که موجب اصطکاک بالا و خرابی زودتر از موعد سوئیچ های مکانیکی است. 4- با اندوکتانس های سیستم ایجاد رزونانس می کند. 

در استفاده از خازن ثابت، باید خطر اضافه ولتاژ در هنگام پایین بودن بار را لحاظ نمود. استفاده از خازن ظرفیت پایین تر، جبران کمتر توان راکتیو را به همراه دارد.

پایان نامه مدل سازی تجهیزات custom power با استفاده از PSCAD.EMTDC

چکیده: 

این پروژه 6 فصل می باشد که در زیر به معرفی آنها می پردازیم: 

مقدمه این پروژه به بررسی سیستم توزیع کیفیت توان در آن می پردازد. 

فصل اول شامل معرفی و تعریف مفاهیم و مشکلات کیفیت توان، بررسی اثرات آن بر شبکه تجهیزات و مشتریان و ارایه راهکارها و روشهای جلوگیری، می باشد. 

فصل دوم شامل مدلسازی DVR و بررسی حالت های کارکرد آن می باشد. 

فصل سوم به بررسی UPQC و حالت های کارکرد آن می پردازد. 

فصل چهارم شامل معرفی انواع SVC و کارکردهای مختلف SVC ها می باشد. 

فصل پنجم به بررسی D-STATCOM می پردازد. 

فصل ششم به نتیجه گیری و مقایسه این ادوات می پردازد. 

مقدمه: 

سیستم های قدرت امروزی به سه بخش عمده تولید، انتقال و توزیع تقسیم می شوند. پس از تولید برق توسط نیروگاه ها و اختصاص قسمتی از تولید برای مصرف و رزرو در نیروگاه، بقیه به وسیله ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط بسیار طویل به مراکز مصرف ارسال می گردد، ترانسفورماتورهای فشار قوی و خطوط انتقال انرژی و پست های فشار قوی، سیستم انتقال را تشکیل می دهند. سیستم توزیع که معمولا به 2 بخش فوق توزیع و توزیع تقسیم می شوند، انرژی را بین مصرف کنندگان مختلف تقسیم می کند. در بخش فوق توزیع عمده مصرف کنندگان، کارخانجات تولیدی و کارگاه ها هستند. در این بخش توان راکتیو مصرفی می بایست به کمک تجهیزات مناسبی که در محل مصرف وجود دارند جبران گردند تا مانع افت ولتاژ شبکه شوند. در بخش توزیع، مصرف کنندگان به دو دسته عمده تجاری و خانگی تقسیم می شوند. تفاوت این بخش با بخش فوق توزیع در کمتر بودن سطح ولتاژ مصرفی (طبق استاندارد کشور بین 220 تا 240 ولت) و همچنین عدم استفاده از تجهیزات جبران کننده توان راکتیو است. بنابراین در بخش توزیع فقط توان اکتیو مصرفی مدنظر است و برای هر مشتری تنها این توان اندازه گیری می شود و مشتری در قبال مصرف توان راکتیو مصرفی تعهدی ندارد. 

البته در این مورد ممکن است استثنایی برای مصرف کنندگان تجاری و کشاورزی وجود داشته باشد که علاوه بر اندازه گیری توان اکتیو مصرفی، اندازه گیری توان راکتیو مصرفی نیز صورت می گیرد. 

برای بالاتر بوده بازده اقتصادی، به طور معمول سیستم های توزیع به صورت شبکه های شعاعی هستند، همچنین اگر خطوط بخش توزیع سه فاز باشند از نظر اقتصادی به صرفه تر از خطوط تغذیه تک فاز است، ولی با توجه به استفاده زیاد از تجهیزات تک فاز و اینکه خطوط تک فاز برای تغذیه مصرف کنندگان دوردست مناسب تر هستند، از سیستم تک فاز در بخش توزیع بیشتر استفاده می شود. مشکل عمده استفاده از خطوط تک فاز به وجود آمدن عدم تعادل در شبکه توزیع است که با توزیع بار به طور مناسب بر روی هریک از فازهای سیستم می توان تا حدودی این مساله را بهبود بخشید. توزیع مناسب بار برروی فازها به عواملی چون ظرفیت خط، نحوه قرارگیری ترانسفورماتورها، سطوح ولتاژ مصرفی، محل مصرف کننده و خواسته بخش مهندسی توزیع از نحوه توزیع بار، بستگی دارد. علاوه بر ترانسفورماتورهای توزیع تجهیزات دیگری نیز بر روی شبکه توزیع نصب می شوند که به طور عمده تجهیزات کنترلی و حفاظتی می باشند و اغلب به وسیله ترانس های انشعابی به شبکه توزیع متصل می گردند. تجهیزات حفاظتی را می توان به حفاظت کننده های در برابر صاعقه، فیوزها و قطع کننده های مدار دسته بندی کرد که عمدتا برقگیرها سیستم توزیع را در برابر صاعقه محافظت می کنند و فیوزها و قطع کننده ها برای رفع خطای ناشی از اتصال کوتاه ها به کار می روند. به طور کلی کنترل کننده ها شامل تنظیم کننده های ولتاژ و خازن ها هستند و هدف از کاربرد این تجهیزات در شبکه های توزیع، بالا بردن ولتاژ برای کاهش تلفات و ثابت ماندن ولتاژ در میزان قابل قبول برای مصرف کننده است. 

امروزه سیستم های توزیع به خاطر متنوع بودن در نوع مصرف و بار متصل شده به شبکه بخصوص بارهای حساس، بیشتر مورد توجه مهندسین و صنایع قرار گرفته اند چرا که هم در راستای تولید لوازم مصرفی و هم در ارائه خدمات بهتر برق رسانی اقدامات مفید و نوینی می تواند صورت پذیرد. کیفیت توان موضوعی است که در سال های اخیر به طور جدی مورد توجه صنعت برق و مصرف کنندگان در پاره ای از کشورها قرار گرفته است. دو عامل اساسی که ضرورت بازنگری یا به عبارتی نگرشی جدید به موضوع کیفیت توان را اهمیت بخشیده است عبارتند از: 

– رقابت شرکت های مختلف در تامین برق مشترکین یک منطقه و ضرورت جلب رضایت آنها. 

– گسترش کاربرد تجهیزات برقی در شبکه. این تجهیزات نظیر میکروپروسسورها، کامپیوترها، و تجهیزات الکترونیک قدرت به کار رفته در سیستم های تغذیه و کنترل الکتروموتورها و خطوط تولید، کوره های القائی، لامپ های فلورسنت کم مصرف و… از طرفی بعظا حساسیت بالایی دارند و توان الکتریکی با کیفیت مطلوب را می طلبند و از طرفی خود منشا برخی پدیده های مخل کیفیت توان مثل ایجاد هارمونیک می باشند. بدین جهت در کنار عوامل سنتی موثر در کیفیت توان مثل ضربه های ناشی از صاعقه، کلیدزنی، قطع و وصل بانک های خازنی و عوامل جدیدی که به آنها اشاره شد، ضرورت پرداختن به موضوع کیفیت توان را افزایش داده است. 

از این رو برای مقابله با اغتشاشات کیفیت توان، وسیله ها و روش های مختلفی در سال های اخیر پیشنهاد شده است که این وسائل مبتنی بر تکنولوژی الکترونیک قدرت تحت توان (CUPS (CUSTOM POWER SYSTEM می باشند. استفاده از ادوات CUPS در شبکه های توزیع برای بالا بردن قابلیت اطمینان و کیفیت توان است. این ادوات شامل بهسازی های سری، موازی و سری موازی هستند.

سمینار برق بررسی کنترل فازی تطبیقی

چکیده: 

در این سمینار، ابتدا به بررسی اصول اولیه تئوری فازی و اجزا سازنده یک سیستم فازی پرداخته و اصول اولیه طراحی کنترلرهای فازی را مورد بررسی قرار داد هایم و نحوه ترکیب آن با روشهای دیگر کنترلی را تشریح نموده ایم. در ادامه انواع رو شهای کنترل تطبیقی را مورد بررسی قرار داده و اصول اولیه طراحی کنترلرهای تطبیقی را مورد بررسی قرار دادیم. ساختارهای مختلف کنترلرهای تطبیقی را تشریح نموده و انواع کاربرد آ نها را در صنعت بیان نموده ایم و به بررسی انواع روشهای ترکیب اصول تئوری فازی و کنترلرهای تطبیقی پرداخته و انواع کنترلرهای فازی تطبیقی و همچنین تطبیقی فازی را مورد بررسی قرار دادیم. 

در ادامه به بررسی عوامل نامعینی در سیستم ها پرداخته و انواع روش های کنترل مود لغزشی را معرفی کرده و روند طراحی این نوع کنترلرها را تشریح نموده و نهایتاً نحوه ترکیب آن با کنترلرهای فازی را بیان کردیم. 

مقدمه: 

همانگونه که می دانیم، سیستم های فیزیکی پیچیده را یا اصلاً نمی توان مدل نمود و یا مدل سازی نادقیقی از سیستم خواهیم داشت و به عبارتی با مدل های ریاضی نادقیق مواجه خواهیم بود چرا که مجبور به بسیاری ساده سازی ها و ایده آل سازی ها خواهیم بود. این ساده سازی ها ما را منتهی می کند به اینکه یک مقدار عدم دقت، ابهام و نایقینی را در فاز مدلسازی ریاضی بپذیریم و این ها را نمی توان از دنیای مدل سازی سیست مهای فیزیکی حذف نمود، همانگونه که اصطکاک و خاصیت غیرخطی بودن را نم یتوان حذف نمود. در این گونه مواقع تکنیک های آنالیز و کنترل مبتنی بر مدل، چه ساده مثل کنترل کننده های کلاسیک و چه پیچیده مثل کنترل کننده های غیرخطی، جهت کنترل موثر این سیستم ها کارایی ندارند. جهت غلبه بر این مشکل مجبور به استفاده از روش های غیرکلاسیک مانند کنترلرهای فازی هستیم. بدین منظور در این سمینار به بررسی کامل کنترلرهای فازی و همچنین نحوه ترکیب آ نها با روشهای کنترل تطبیقی خواهیم پرداخت. مطالب ارائه شده در این سمینار به شرح زیر می باشند: 

در فصل اول، به بررسی تئوری فازی پرداخته و اجزای سازنده یک سیستم فازی را مورد بررسی قرار می دهیم. اصول اولیه طراحی کنترلرهای فازی را مورد بررسی قرار داده و نحوه ترکیب آن با روش های دیگر کنترلی را تشریح خواهیم کرد و نهایتاً پایداری آن را مورد بررسی قرار می دهیم. 

در فصل دوم به بررسی انواع روش های تطبیقی خواهیم پرداخت و اصول اولیه طراحی کنترلرهای تطبیقی را مورد بررسی قرار می دهیم. ساختارهای مختلف کنترلرهای تطبیقی را تشریح نموده و انواع کاربرد آن ها را در صنعت بیان خواهیم کرد. 

در فصل سوم به تشریح انواع روش های ترکیب تئوری فازی با اصول کنترلرهای تطبیقی پرداخته و روند طراحی کنترلرهای تطبیقی فازی و همچنین فازی تطبیقی را به تفصیل مورد بررسی قرار می دهیم و نمونه هایی از کاربرد این رو شها را در صنعت بیان خواهیم نمود. 

نهایتاً در فصل چهارم به بررسی کنترلرهای مود لغزشی پرداخته و سطوح لغزشی را مورد بررسی قرار داده و نحوه ترکیب آن با کنترلرهای فازی را مورد بررسی قرار می دهیم. 

فصل اول: تئوری فازی 

1-1- مقدمه 

واژه فازی در فرهنگ لغت آکسفورد به معنای “مبهم، گنگ، نادقیق، گیج، مغشوش، درهم و نامشخص” تعریف شده است. تئوری فازی به وسیله پروفسور لطفی زاده در سال 1965 در مقاله ای به نام “مجموعه های فازی” معرفی گردید. قبل از کار بر روی تئوری فازی، لطفی زاده یک شخص برجسته در تئوری کنترل بود. او مفهوم “حالت” که اساس تئوری کنترل مدرن را شکل می دهد، توسعه داد. در اوائل دهه 60 او فکر کرد که تئوری کنترل کلاسیک بیش از حد بر روی دقت تاکید داشته و از این رو با سیستم های پیچیده نمی تواند کار کند. در سال 1962 چیزی را بدین مضمون برای سیستم های بیولوژیک نوشت: “ما اساساً به نوع جدیدی ریاضیات نیازمندیم، ریاضیات مقادیر مبهم یا فازی که توسط توزیع های احتمالات قابل توصیف نیستند.” پس از آن وی ایده اش را در مقاله “مجموعه های فازی” تجسم بخشید. 

منطق فازی معتقد است که ابهام در ماهیت علم است. برخلاف دیگران که معتقدند که باید تقریب ها را دقیق تر کرد تا بهره وری افزایش یابد. لطفی زاده معتقد است که باید به دنبال ساختن مدل هایی بود که ابهام را به عنوان بخشی از سیستم مدل کند. 

منطق فازی یک سیستم منطقی بی نهایت مقداره است با هدف فراهم آوردن مدلی برای استدلالات و استنتاجات انسانی که بیشتر دارای طبیعتی تقریبی اند تا دقیق و به عبارتی شاخه ای از ریاضیات است که به کامپیوترهای متداول این امکان را می دهد تا بتوان انواع مختلف ابهامات و عدم قطعیت هایی که در زندگی روزمره با آن مواجهیم را شبیه سازی کند. 

همانگونه که می دانیم هر چیزی در دنیای واقعی را نمی توان در طبقات بسیار جدا از هم، آن گونه که تئوری مجموعه های کلاسیک قرار می دهد، تقسیم نمود، به همین دلیل در دنیای فازی مرزهای اختصاص یافته به اعداد، گسترده تر گردیده اند، به گونه ای که مثلاً عدد 0/5 را می توان تا حدی عدد صفر محسوب کرد (در حالی که در دنیای کلاسیک فقط عدد صفر می تواند معرف صفر بودن باشد) و این کمک می کند که بتوانیم بهتر خطای اندازه گیری (عدم قطعیت حاصل از اندازه گیری) را مدل کنیم و سیستم تصمیم گیر مثل کنترل کننده، بتواند هموارتر رفتار نماید و به خطای مشاهده کمتر حساس شود. لازم به ذکر است که این تئوری، دارای روش های محاسباتی خاص خود می باشد که تا حدی با محاسبات معمول دنیای کلاسیک متفاوت بوده که در متن حاضر به اختصار مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

پایان نامه کنترل مستقیم گشتاور موتور القایی تغذیه شده بوسیله سلول فتوولتائیک

چکیده 

در این پروژه سرعت یک موتور القایی با استفاده از روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC) کنترل شده، که تغذیه اینورتر آن مستقیما از سلول های فتوولتائیک تامین شده است. همچنین در ادامه به منظور بهبود پاسخ گشتاور و کاهش خطای سرعت از منطق فازی برای طراحی کنترلر سرعت مورد نیاز در کنترل مستقیم گشتاور، بهره گرفته ایم. روش کنترل مستقیم گشتاور دارای پاسخ گشتاور بسیار سریع بوده و در مقابل تغییرات بار ناگهانی بسیار مقاوم عمل می کند، به همین دلیل این روش انتخاب گردیده است. از طرفی با توجه به توسعه سلول های فتوولتائیک به عنوان یک منبع انرژی نو و پاک، استفاده از آن ها مدنظر قرار گرفته است. همچنین با توجه به توانایی منطق فازی در حل مسائل پیچیده و نادقیق، و به منظور بهبود عملکرد کنترل سرعت موتور القایی از منطق فازی نیز برای طراحی کنترلر سرعت استفاده شده است. نتایج برای بارها و سرعت های مختلف بررسی گردیده و بهبود قابل ملاحظه ای را در پاسخ گشتاور و کاهش خطای سرعت نشان می دهند. همچنین اثر شدت نور و دما در عملکرد سلول های فتوولتائیک تغذیه کننده اینورتر موتور القایی، نیز بررسی شده است.

مقدمه 

موتور القایی به دلیل ساختار ساده و هزینه تعمیرات و نگهداری بسیار کم، یکی از پرکاربردترین محرکه های الکتریکی در صنعت می باشد. کنترل سرعت و گشتاور جزء مباحث لاینفک موتورهای القایی محسوب می شود. یکی از این روش های کنترل سرعت، کنترل مستقیم گشتاور بوده که دارای پاسخ گشتاور بسیار سریعی می باشد و همچنین در برابر تغییرات بار ناگهانی نیز مقاوم است. در کنترل مستقیم گشتاور از یک اینورتر استفاده می شود که به وسیله یک منبع DC تغذیه می شود. در گذشته تماماً این منابع DC از طریق باتری یا یکسو کردن ولتاژ AC حاصل می شد. در این پروژه از یک آرایه فتوولتائیک به عنوان منبع DC تغذیه کننده اینورتر استفاده شده است، و تاثیر شدت نور و دما بر عملکرد سیستم کنترلی بررسی گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد با پیشرفت تکنولوژی سلول های فتوولتائیک و تولید توان های بالا می تواند برای راه اندازی و کنترل موتور القایی بدون نیاز به برق متناوب مفید باشد. باید توجه داشت در این پروژه آرایه فتوولتائیک به همراه یک کنترلر برای ردیابی حداکثر توان (MPPT) استفاده شده است. شایان ذکر است در عمل معمولاً یک باطری برای تامین جریان راه اندازی موتور به کار گرفته می شود. 

همچنین در کنترل مستقیم گشتاور عموماً از یک کنترلر PI برای کنترل سرعت استفاده می شود. در کنترلر PI افزایش و کاهش سرعت فرمان باید به صورت شیب به سیستم اعمال شود تا پاسخ بهترین داشته باشیم. در این پروژه از یک کنترلر فازی برای بهبود کنترل سرعت استفاده شده است.

کنترلر فازی خطای سرعت را، در تغییرات ناگهانی سرعت مرجع بهبود بخشیده است. همچنین پاسخ گشتاور نیز سریعتر شده است. خطای سرعت و پاسخ گشتاور در سرعت ها و بارهای مختلف برای مقایسه دو کنترلر آورده شده اند. 

در فصل اول روش کنترل مستقیم گشتاور توضیح داده شده است. فصل دوم سلول های فتوولتائیک را شرح می دهد. در فصل سوم منطق فازی بیان گردیده و فصل آخر نیز به ارائه نتایج شبیه سازی می پردازد.

پایان نامه پیاده سازی کنترل مد لغزشی فازی – تطبیقی بر روی سیستم روبات سیار چرخ دار

چکیده:

در سالهای اخیر کنترل کننده های مد لغزشی بسیار مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند. اما تعیین سطح لغزش مناسب و غلبه بر مشکل Chattering از جمله مهمترین عوامل محدود کننده استفاده از این روش کنترلی هستند. برای حل این مشکل روشهای متعددی ارائه شده است. یکی از این روش ها، ترکیب کنترل کننده مد لغزشی با مفاهیم فازی و تطبیقی است. 

در این پایان نامه برای کنترل یک روبات سیار از کنترل فازی- تطبیقی همراه با مد لغزشی استفاده شده است. بدین ترتیب که ابتدا مدل دینامیکی سیستم استخراج شده است. سپس براساس این مدل، کنترل کننده مد لغزشی طراحی میشود. نتایج حاصل از این کنترل کننده نشان می دهد که سیگنال کنترلی رفتار نامطلوبی دارد. 

در صورت استفاده از کنترل کننده فازی – تطبیقی نیز مشاهده میشود که پاسخ سیستم در لحظات اولیه حرکت مطلوب نیست و برای تطبیق کامل قوانین فازی زمان زیادی لازم است. در نهایت کنترل کننده فازی – تطبیقی همراه با مد لغزشی طراحی میشود که نتایج حاصل از آن بیانگر رفتار مناسب سیستم از لحاظ زمان پاسخ دهی و شکل سیگنال کنترلی است. 

مقدمه: 

معادلات ریاضی نمی توانند به طور دقیق سیستم فیزیکی واقعی را مدل کنند و همواره نامعینی وجود دارد. نامعینی بدین معنی است که ما با وجود در اختیار داشتن ورودی و اندازه آن نمی توانیم خروجی سیستم فیزیکی واقعی را پیش بینی و تعیین کنیم. بنابراین ما نسبت به سیستم نامطمئن هستیم. 

دو روش جهت مواجهه با مدل های نامعین وجود دارد. کنترل مقاوم و کنترل تطبیقی. کنترل مود لغزشی روشی از کنترل مقاوم می باشد. 

به طور خلاصه هدف این کنترل کننده قرار دادن کلیه مسیرهای حالت سیستم بر یک سطح پایدار می باشد تا پس از آن مسیرهای حالت سیستمبر روی آن سطح به سمت نقطه مورد نظر (نقطه تعادل) لغزش یابند. انتخاب این سطح سبب می شود تا صورت مساله از پایداری و کنترل یک سیستم مرتبه بالاتر به مساله پایداری سیستم مرتبه یک تبدیل شود. باید توجه داشت که کنترل سیستم مرتبه اول بسیار ساده تر خواهد بود. 

فصل اول: 

کلیات 

1-1- طرح موضوح 

امروزه با توسعه و پیشرفت سیستم های خودکار نیاز به استراتژی های کنترلی مناسب بیش از پیش احساس می شود. از این رو تئوری های مختلفی برای کنترل این گونه سیستم ها ارائه شده است. تئوری هایی نظیر کنترل کننده های کلاسیک (PI، PID و…)، کنترل کننده های فازی، کنترل کننده های مد لغزشی و… هریک از این کنترل کننده ها در برخی از سیستم ها عملکرد مناسبی از خود بروز می دهند و در برخی دیگر خیر. 

لذا برخی از تئوری پردازان تلاش کرده اند با ترکیب این تئوری ها، به شیوه جدیدی برای کنترل سیستم ها دست یابند تا از مزایای آنها تواما استفاده کنند. 

یکی از سیستم هایی که دارای دینامیک نسبتا پیچیده ای است و با بسیاری از شیوه های کنترلی رایج عملکرد مناسبی از خود بروز نمی دهد، سیستم روبات سیار است. در سیستم کنترل این ربات باید با استفاده از گشتاور مناسب، ربات را در مسیر مناسب از پیش تعیین شده ای به حرکت درآورد. اما از آنجا که کلیه مدل های سیستم های فیزیکی، به سبب دقت اندازه گیری محدود و نیز تاثیر عواملی چون اغتشاش و نویز دارای نامعینی هستند. لذا از کنترل کننده مد لغزشی که روشی از کنترل مقاوم می باشد، جهت مواجهه با نامعینی های موجود در مدل استفاده می شود. در کنترل به روش مد لغزشی، هدف راندن مسیرهای حالت سیستم بر روی یک سطح لغزش انتخاب شده توسط طراح در فضای حالت و حفظ مسیرهای حالت بر آن سطح می باشد. کنترل مد لغزشی کاربردهای موفقیت آمیز بسیاری در سیستم های کنترل مقاوم داشته است. در این روش رفتار دینامیک وضعیت سیستم با انتخاب مناسب سطح لغزشی تعیین می شود. همچنین پاسخ سیستم می تواند به یک پاسخ سریع، همراه با پایداری، دفع آشفتگی و عدم حساسیت به متغیرهای پارامتری سیستم دست یابد. با وجود همه پیشرفت های انجام شده در حوزه طراحی کنترل کننده های مد لغزشی، این کنترل کننده ها از برخی کمبودها رنج می برند. از جمله مشکلاتی که در برخورد با این کنترل کننده وجود دارد، نوسانات فرکانس بالا در سیگنال کنترلی می باشد. با توجه به اینکه این نوسانات فرکانس بالا می تواند دینامیک های مدل نشده سیستم تحت کنترل را تحریک نماید، لذا باعث عدم دقت شبیه سازی ها و عدم تطابق آن با واقعیت خواهد شد. این نوسانات می توانند باعث برود اشکال و کاهش عمر محرک های سیستم نیز گردند. 

در سال های اخیر تحقیقاتی صورت گرفته که روش های طراحی کنترل فازی مبتنی بر کنترل مد لغزشی را مطرح می کند. تجمیع سیستم های فازی با کنترل کننده مد لغزشی در مثال های متنوعی دیده می شود. با مطرح شدن مفهوم کنترل فازی برای کنترل مد لغزشی و فازی سازی سطح لغزش، نوسانات فرکانس بالا در سیستم مد لغزشی بهبود یافته است. قوانین کنترل فازی می توانند با توجه به شرایط دسترسی به کنترل مد لغزشی به طور سیستماتیک تعریف شوند و در این روش ها مشکلات پیاده سازی کنترل کننده مد لغزشی با استفاده از روش های مبتنی بر منطق فازی تا حدودی حل شده اند. 

ولی سیستم های فازی نیز، به قوانین اگر – آنگاه نیاز دارند که می بایست از قبل تدوین گردند. وجود نامعینی در بسیاری از سیستم ها موجب گردیده است که قوانین اگر و آنگاه فازی ثابت نه تنها موجب بهبود عملکرد سیستم حلقه بسته نمی شود، بلکه باعث رفتار نامطلوب نیز خواهد شد. جهت غلبه بر این مشکل، افزودن یک قانون تطابق به کنترل کننده های فازی مد لغزشی پیشنهاد می گردد.