پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شماره‌ها | 1,674 |
| تعداد مقالات | 13,669 |
| تعداد مشاهده مقاله | 31,672,607 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,510,115 |
کنترل سیستم AVR با استفاده از کنترلکننده Fuzzy-PID با توابع عضویت بهینه شده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| هوش محاسباتی در مهندسی برق | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مقاله 5، دوره 13، شماره 2، تیر 1401، صفحه 39-50 اصل مقاله (1.88 M) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/isee.2021.127174.1450 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| صابر فلاحتی1؛ سیدعباس طاهر* 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1دکتری، گروه مهندسی برق قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه کاشان- کاشان- ایران / شرکت برق منطقه‌ای اصفهان، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2استاد تمام، گره مهندسی برق قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه کاشان - کاشان- ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| سیستم تنظیم خودکار ولتاژ (AVR) یکی از سیستم‌های بااهمیت در سیستم‌های قدرت است. در صنعت، بیشتر از کنترلکننده تناسبی انتگرالی (PI) برای کنترل سیستم AVR استفاده می‌شود؛ با این حال، برای افزایش انعطاف‌پذیری یا بهبود عملکرد کنترلکننده PI می‌توان از کنترل‌کننده‌های PID مرتبه کسری یا ترکیب آن با کنترلکننده فازی استفاده کرد. در این مقاله، روش جدیدی به‌منظور کنترل سیستم AVR ارائه شده است. در این روش، کنترلکننده Fuzzy-PID با توابع عضویت بهینهشده برای انجام این امر به کار گرفته شده است. بدین منظور، در ابتدا توابع عضویت کنترل‌کنندۀ مذکور، ایجاد و سپس توابع عضویت ورودی به همراه بهره‌های این کنترلکننده بهینه می‌شوند. برای بهینه‌سازی از الگوریتم رقابت استعماری استفاده می‌شود. بهینه‌سازی‌ها با توابع هدف مختلفی صورت می‌گیرد و به‌منظور مقایسه، شبیهسازیها با کنترلکننده PID مرتبه کسری (FOPID) بهینهشده نیز انجام می‌شود. نتایج حاصل از شبیهسازیها در همۀ موارد، عملکرد بهتر کنترل‌کنندۀ پیشنهادی را نسبت به کنترلکننده FOPID بر حسب زمان نشست، فراجهش، مقدار تابع هدف و حداکثر سیگنال کنترلی نشان میدهند؛ به گونه‌ای که فراجهش حداقل به مقدار 59%، زمان نشست حداقل به اندازه 33%، سیگنال کنترلی حداقل به میزان 65% و مقدار تابع هدف حداقل به میزان 3% بهبود یافته‌اند. همچنین، به‌منظور بررسی میزان مقاوم‌بودن کنترل‌کنندۀ پیشنهادی نسبت به عدم قطعیت‌های موجود در سیستم، شبیهسازیها با تغییر پارامترهای سیستم نیز انجام شدهاند که نتایج حاصل از آن، عملکرد مطلوب کنترل‌کنندۀ پیشنهادی را نشان میدهند. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کلیدواژه‌ها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| کنترلکننده Fuzzy-PID؛ توابع عضویت بهینهشده؛ سیستم AVR؛ کنترلکننده FOPID | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1- مقدمه[1] شبکه‌های توزیع قدرت بزرگ باید پروفیل ولتاژ را در طول زمان در بازه پذیرفته‌شده حفظ کنند؛ به‌ویژه تجهیزات در صنایع برای فرکانس و ولتاژ معینی طراحی شدهاند و انحراف از این مقادیر نامی سبب کاهش کارایی و نیز طول عمر آنها می‌شود. در سیستم‌های تولید توان از سیستم تنظیم ولتاژ اتوماتیک (AVR[1]) به‌منظور حفظ ولتاژ ترمینال ژنراتور سنکرون در یک سطح مشخص استفاده می‌شود [1]. سیستم تنظیم ولتاژ اتوماتیک، توجه زیادی را در دهه اخیر به خود جلب کرده است [2]. روش‌های کنترلی متعددی در مقالات برای کنترل سیستم AVR معرفی شده است. در مراجع متعددی از کنترلکننده PID به‌منظور کنترل سیستم AVR استفاده شده است [3-8]. در مرجع [3] الگوریتم ترکیبی GA[2] و [3]BF برای تنظیم PID در یک سیستم AVR معرفی شده است. مرجع [4] از یک نوع PSO[4] برای تنظیم پارامترهای PID در سیستم AVR استفاده کرده است. همچنین، استفاده از بهینه‌سازی مبتنی بر الگوریتم مورچگان نامنظم (CAS[5]) در مرجع [5] برای تنظیم پارامترهای PID شایان توجه قرار گرفته است. مرجع [6] از الگوریتم بهینه‌سازی نهنگ ([6]WOA) برای تنظیم پارامترهای کنترل‌کننده‌های PID و[7]PIDA در سیستم AVR استفاده کرده است. در مرجع [7] به یک روش جدید تنظیم کنترلکننده PID در سیستم AVR با استفاده از الگوریتم جستجوی فاخته ([8]CS) با یک معیار ارزیابی حوزۀ زمان جدید پرداخته شده است. در مرجع [8] از ترکیب جدیدی از بهینه‌سازی کلونی مورچه ساده شده و روش Nelder-Mead برای طراحی بهینه کنترلکننده PID استفاده شده است. در تمام موارد فوق از کنترلکننده PID برای تنظیم سیستم AVR استفاده شده است؛ ولی با این حال، کنترلکننده PID مرتبه کسری ([9]FOPID) که دارای انعطاف بیشتری نسبت به PID است، در مراجع مختلفی برای کنترل سیستم AVR معرفی شده است [1و 9-13]. کنترلکننده PID دارای سه پارامتر تنظیمی است؛ ولی کنترلکننده FOPID دارای پنج پارامتر تنظیمی است؛ بنابراین، کنترل‌پذیری بیشتری نسبت به PID مرسوم فراهم می‌آورد. مرجع [1] از الگوریتم بهینه‌سازی شیر مورچه (ALO[10]) برای بهینه‌سازی پارامترهای کنترلکننده FOPID در سیستم AVR استفاده کرده است. در مرجع [9] از کنترلکننده FOPID به همراه الگوریتم CAS برای کنترل سیستم AVR بهره گرفته شده است. مرجع [10] از الگوریتم PSO برای طراحی کنترلکننده FOPID به‌منظور کنترل سیستم AVR استفاده کرده است. در مرجع [11] کنترلکننده FOPID به همراه فیلتر کسری برای سیستم AVR ارائه شده است. این کنترلکننده دارای هفت پارامتر مستقل بوده و برای تنظیم آنها از الگوریتم سینوس – کسینوس استفاده شده است. مرجع [12] از الگوریتم جستجوی فاخته برای تنظیم پارامترهای کنترلکننده FOPID در یک سیستم AVR استفاده کرده است. در مرجع [13] از الگوریتم بهینه‌سازی Jaya به‌منظور بهبود پایداری و پاسخ گذرای یک سیستم AVR مبتنی بر FOPID استفاده شده است. از دیگر روش‌های معرفی‌شده برای بهبود عملکرد کنترلکننده PID در مقالات، ترکیب PID با کنترل‌کنندۀ فازی است. در مراجع مختلفی از این نوع کنترلکننده برای کنترل سیستم AVR استفاده شده است [14-16]. در مرجع [14] یک کنترلکننده Fuzzy-PID با استفاده از کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر ([11]PLC) و MATLAB پیاده‌سازی شده است. در مرجع [15] یک روش جدید طراحی برای تعیین پارامترهای کنترلکننده PID یک سیستم AVR ارائه شده است. همچنین، نویسندگان این مقاله در کار قبلی خود از کنترلکننده Fuzzy-PID برای کنترل سیستم AVR استفاده کرده‌اند [16]. در این مقاله، نویسندگان از کنترلکننده Fuzzy-PID با توابع عضویت بهینهشده برای کنترل سیستم AVR استفاده کرده‌اند؛ ولی تفاوت این مطالعه با کار قبلی [16] در این است که در اینجا علاوه بر بهره‌های کنترلکننده Fuzzy-PID، محل توابع عضویت ورودی نیز بهینه شدهاند که با انجام این کار انعطاف‌پذیری کنترلکننده بالاتر می‌رود. به‌منظور مقایسه، شبیهسازیها با کنترلکننده FOPID، بهینه و با توابع هدف مختلف انجام شدهاند. ادامۀ مقاله بدین صورت سازمان‌دهی شده است: در بخش دوم، سیستم تحت مطالعه آورده می‌شود. در بخش سوم، کنترل‌کنندۀ پیشنهادی معرفی شده است. در بخش چهارم، شبیهسازیها انجام می‌شوند و دربارۀ نتایج آن بحث می‌شود و درنهایت در بخش پنجم، نتیجه‌گیری بیان خواهد شد.
2- سیستم مطالعه‌شده مدل مطالعه‌شده برای سیستم AVR در شکل (1) آورده شده است. بخش‌های مختلف این سیستم عبارت‌اند از: سیستم تقویت‌کننده، سیستم تحریک، مدل ژنراتور و قسمت سنسور که در ادامه هر یک از آنها معرفی می‌شوند [16]: الف) مدل تقویت‌کننده مدل تقویت‌کننده به‌صورت ذیل است:
ب) مدل سیستم تحریک مدل سیستم تحریک به‌صورت رابطه (2) بوده و مقادیر KE و τE معمولاً به‌ترتیب بین 10 تا 400 و 5/0 تا 1 ثانیه‌اند.
ج) مدل ژنراتور در این مطالعه، ژنراتور به‌صورت زیر مدلسازی شده است:
که در آن و هستند. این مقادیر به بار، بسیار وابسته‌‌اند. د) مدل سنسور مجموعه قسمت‌های سنسور به‌صورت رابطه (4) مدل شده است:
مقدار ثابت زمانی سنسور معمولاً بین 001/0 تا 06/0 انتخاب می‌شود. مقادیر پارامترهای به‌کاررفته در این مقاله در پیوست آورده شدهاند.
3-طراحی کنترل‌کنندۀ پیشنهادی شماتیک کلی کنترلکننده Fuzzy-PID استفاده‌شده در این مطالعه در شکل (2) نشان داده شده است. ساختار ابتدایی این کنترلکننده از مرجع [17] اخذ شده است؛ ولی برای بهبود عملکرد سیستم AVR، محل توابع عضویت ورودی آن بهینه شدهاند. ورودی‌های کنترل‌کنندۀ فازی خطا و مشتق خطا است. قوانین فازی به‌کاررفته در کنترلکننده در جدول (1) نشان داده شدهاند. در شکل‌های (3) تا (5) توابع عضویت ورودی و خروجی نشان داده شدهاند. نقاط A تا D در شکل (3) و نقاط E تا H در شکل (4) با بهینه‌سازی تعیین می‌شوند. علاوه بر نقاط مذکور، پارامترهای Kp، Kd، Ki و β با بهینه‌سازی به دست می‌آیند. محدوده مجاز برای بهینه‌سازی به‌صورت زیر در نظر گرفته شده است:
همان‌طور که قبلاً گفته شد به‌منظور مقایسه، شبیهسازیها با کنترلکننده FOPID نیز صورت گرفته‌اند. کنترلکننده FOPID در مراجع مختلفی ازجمله [18] معرفی شده و در اینجا به‌منظور رعایت اختصار از آوردن توضیحات بیشتر خودداری شده است.
شکل (1): شماتیک سیستم مطالعه‌شده
امروزه الگوریتم رقابت استعماری به دلیل سرعت و دقت زیاد آن در دستیابی به پاسخ‌های مسئله، محبوبیت زیادی یافته است [16 و 18-19]. در ادامه با استفاده از مرجع [20] به‌اختصار الگوریتم رقابت استعماری، معرفی و فلوچارت آن نشان داده می‌شود.
4-الگوریتم رقابت استعماری الگوریتم رقابت استعماری همانند دیگر الگوریتم‌های تکاملی با تعدادی جمعیت اولیۀ تصادفی آغاز می‌شود که هر کدام از آنها یک «کشور» نامیده می‌شوند. تعدادی از بهترین عناصر جمعیت به‌عنوان امپریالیست و باقیماندۀ جمعیت نیز به‌عنوان مستعمره در نظر گرفته می‌شوند. امپریالیست‌ها بسته به قدرت خود، این مستعمرات را با یک روند خاص به سمت خود می‌کشند. به‌طور خلاصه، مراحل الگوریتم رقابت استعماری بدین صورت برشمرده می‌شوند: • شکل‌دهی امپراطوری‌های اولیه؛ • سیاست جذب؛ • انقلاب؛ تغییرات ناگهانی در موقعیت یک کشور؛ • جابه‌جایی موقعیت مستعمره و امپریالیست؛ • رقابت استعماری؛ • سقوط امپراطوری‌های ضعیف. توضیحات بیشتر دربارۀ الگوریتم رقابت استعماری در مرجع [19] آورده شده که به‌منظور رعایت اختصار از آوردن توضیحات بیشتر خودداری شده است. فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری در شکل (6) نشان داده شده است. برخی از پارامترهای الگوریتم رقابت استعماری در پیوست آورده شدهاند.
5- نتایج شبیه‌سازی به‌منظور بررسی عملکرد کنترل‌کنندۀ پیشنهادی، شبیهسازیها در پنج مطالعۀ موردی صورت گرفته‌اند که در ادامه بیان می‌شوند.
5-1- مطالعۀ موردی اول در این مطالعه، معیار ITAE+ISCO به‌صورت ذیل به‌عنوان تابع هدف انتخاب شده است:
که در آن u خروجی کنترلکننده بوده و e خطا است. مقدار خطا از اختلاف خروجی سیستم و ورودی مرجع حاصل می‌شود. ورودی مرجع در این مطالعات تابع پله است. شبیهسازیها با کنترل‌کنندۀ پیشنهادی و کنترلکننده FOPID بهینهشده صورت گرفته و نتایج در جدول (2) آورده شدهاند. همان‌طور که مشاهده می‌شود با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی، مقدار تابع هدف کمتری به دست آمده است؛ به گونه‌ای که مقدار فراجهش و زمان نشست با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی نسبت به کنترلکننده FOPID بهینهشده به‌ترتیب به اندازه 59% و 56% کاهش یافته است. علاوه بر آن، مقدار حداکثر سیگنال کنترلی با استفاده از روش پیشنهادی تقریباً 7/0 بوده که نسبت به سیگنال کنترلی حاصل از کنترلکننده FOPID، یعنی 9927/5، بسیار کمتر است. خروجی سیستم در شکل (7) و سیگنال کنترلی کنترل‌کننده‌ها در شکل (8) نشان داده شده است. همچنین، روند بهینه‌سازی الگوریتم رقابت استعماری برای پارامترهای کنترل‌کنندۀ پیشنهادی و کنترلکننده FOPID به‌ترتیب در شکل‌های (9) و (10) نشان داده شدهاند. زمان همگرایی الگوریتم تقریباً بین 2:30 تا 3 ساعت است.
5-2- مطالعۀ موردی دوم در این مطالعه، تابع هدف به‌صورت ISTSE+ISCO و به شکل ذیل در نظر گرفته شده است:
نتایج حاصل از شبیهسازیها برای این مطالعه در جدول (3) و شکل‌های (11) تا (12) آورده شدهاند. همان‌طور که مشاهده می‌شود کنترل‌کنندۀ پیشنهادی عملکرد بهتری داشته و توانسته است زمان نشست و میزان فراجهش را به‌ترتیب به اندازه 33% و 100% کاهش دهد. درخور ذکر است در این مطالعه، میزان حداکثر سیگنال کنترلی با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی به اندازه 78% کاهش یافته است.
5-3- مطالعۀ موردی سوم معیار ISTES+ISCO به‌عنوان تابع هدف و به شکل زیر برای مطالعۀ موردی سوم در نظر گرفته شده است:
در این مطالعه نیز کنترل‌کنندۀ پیشنهادی عملکرد بهتری داشته است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی در جدول (4) و خروجی سیستم و سیگنال‌های کنترلی به‌ترتیب در شکل‌های (13) و (14) نشان داده شدهاند. مقدار تابع هدف در این مطالعه با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی برابر با 1331/0 به دست آمد که نسبت به کنترلکننده FOPID که برابر با 1715/0 بود، به اندازه 22% کاهش نشان میدهد. علاوه بر این، مقدار فراجهش و زمان نشست با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی به‌ترتیب به اندازۀ تقریباً 100% و 53% کاهش یافته است. مقدار حداکثر سیگنال کنترلی نیز با استفاده از کنترل‌کنندۀ پیشنهادی به اندازه 65% کاهش نشان میدهد.
5-4- مطالعۀ موردی چهارم در این مطالعه، تابع هدف به‌صورت ITSE+ISCO و به فرم زیر در نظر گرفته شده است:
جدول (2): نتایج حاصل از مطالعۀ موردی اول
جدول (3): نتایج حاصل از مطالعۀ موردی دوم
نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های این مطالعه در جدول (5) و شکل‌های (15) و (16) آورده شدهاند. همان‌طور که مشاهده می‌شود با استفاده از روش پیشنهادی، مقادیر تابع هدف، فراجهش، زمان نشست و حداکثر سیگنال کنترلی به‌ترتیب به اندازه 6%، 95%، 44% و 81% نسبت به کننرل‌کننده FOPID کاهش یافته‌اند. نکتۀ دیگر در شکل (13) این است که کنترلکننده FOPID دارای خطای حالت ماندگار است؛ در حالی که کنترل‌کنندۀ پیشنهادی اینگونه نیست.
5-5- مطالعۀ موردی پنجم در این مطالعه، میزان مقاوم‌بودن کنترل‌کنندۀ پیشنهادی در برابر عدم قطعیت‌های سیستم بررسی می‌شود. بدین منظور، پارامترهای تقویت‌کننده، تحریک‌کننده و ژنراتور دچار تغییرات 50% افزایش و 50%، کاهش و با شرایط عادی مقایسه می‌شوند. نتایج این شبیهسازیها به‌ترتیب در شکل‌های (17) تا (19) نشان داده شدهاند که بیان‌کنندۀ عملکرد مطلوب کنترل‌کنندۀ پیشنهادی است.
جدول (4): نتایج حاصل از مطالعۀ موردی سوم
جدول (5): نتایج حاصل از شبیه‌سازی مطالعۀ موردی چهارم
6- نتیجه‌گیری در این مقاله، روش جدیدی برای کنترل سیستم AVR ارائه شد. بدین منظور از کنترلکننده Fuzzy-PID با توابع عضویت بهینهشده استفاده شد. الگوریتم رقابت استعماری برای بهینه‌سازی، به کار گرفته و محل توابع عضویت ورودی به همراه بهره‌های کنترلکننده Fuzzy-PID بهینه شد. به‌منظور بررسی عملکرد کنترل‌کنندۀ پیشنهادی، توابع هدف مختلفی در نظر گرفته و شبیهسازیها با کنترلکننده FOPID بهینهشده نیز مقایسۀ شدند. نتایج شبیهسازیها در همه موارد عملکرد بهتر کنترل‌کنندۀ پیشنهادی را ازنظر تابع هدف، فراجهش، زمان نشست و حداکثر سیگنال کنترلی نشان دادند؛ به گونه‌ای که فراجهش حداقل به مقدار 59%، زمان نشست حداقل به اندازه 33%، سیگنال کنترلی حداقل به میزان 65% و مقدار تابع هدف حداقل به میزان 3% بهبود یافته‌اند. همچنین، میزان مقاوم‌بودن کنترل‌کنندۀ پیشنهادی به‌ازای تغییرات پارامترهای مختلف بررسی شد و مقاومت مطلوب کنترل‌کنندۀ پیشنهادی در برابر عدم قطعیت‌های در نظر گرفته شده به دست آمد.
ضمایم
[1] تاریخ ارسال مقاله: 13/11/1399 تاریخ پذیرش مقاله: 05/02/1400 نام نویسندۀ مسئول: سیدعباس طاهر نشانی نویسندۀ مسئول: ایران – اصفهان – کاشان- دانشگاه کاشان – دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر [1] Automatic Voltage Regulator [2] Genetic Algorithm [3] Bacterial Foraging [4] Particle Swarm Optimization [5] Chaotic Ant Swarm [6] Whale Optimization Algorithm [7] Proportional-Integral-Derivative-Acceleration [8] Cuckoo Search [9] Fractional Order PID [10] Ant Lion Optimizer [11] Programmable Logic Controller | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
[1] B. Bourouba, S. Ladaci, H. Schulte, " Optimal Design of Fractional Order PIλDμ Controller for an AVR System Using Ant Lion Optimizer", IFAC-Papers OnLine, Vol. 52, No. 13, pp. 200-205 2019. [2] M.J. Blondin, P. Sicard, P.M. Pardalos, " Controller Tuning Approach with Robustness, Stability and Dynamic Criteria for the Original AVR System", Mathematics and Computers in Simulation, Vol. 163, pp. 168-182, September 2019. [3] DH. Kim, “Hybrid GA-BF Based Intelligent PID Controller Tuning for AVR system”, Applied Soft Computing, Vol. 11, No. 1,pp. 11–22, 2011. [4] A. Chatterjee, V. Mukherjee, S. Ghoshal, “Velocity Relaxed and Craziness-Based Swarm Optimized Intelligent PID and PSS controlled AVR System”, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 31, No. 7–8, pp. 323–33, 2009. [5] H. Zhu, L. Li, Y. Zhao, Y. Guo, Y. Yang, “CAS Algorithm-Based Optimum Design of PID Controller in AVR System”, Chaos Solitons & Fractals, Vol. 42, No. 2, pp. 792–800. 2009. [6] A.M. Mosaada, M.A. Attiaa, A.Y. Abdelazizb, " Whale Optimization Algorithm to Tune PID and PIDA Controllers on AVR System", Ain Shams Engineering Journal, Vol. 10, No. 4, pp. 755-767, December 2019. [7] Z. Bingula, O. Karahan, " A Novel Performance Criterion Approach to Optimum Design of PID Controller Using Cuckoo Search Algorithm for AVR System", Journal of the Franklin Institute, Vol. 355, Issue 13, pp. 5534-5559, September 2018. [8] M.J. Blondin, J. Sanchis, P. Sicard J.M. Herrero, “New Optimal Controller Tuning Method for an AVR System Using a Simplified Ant Colony Optimization with a New Constrained Nelder–Mead Algorithm”, Applied Soft Computing, Vol. 62, pp. 216-229, 2018. [9] Y. Tang, M. Cui, C. Hua, L. Li, Y. Yang, “Optimum Design of Fractional Order PIλDδ Controller for AVR System Using Chaotic Ant Swarm”, Expert Systems with Applications, Vol. 39, No. 8, pp. 6887–96, 2012. [10] M. Zamani, M. Karimi-Ghartemani, N. Sadati , M. Parniani, “Design of a Fractional Order PID Controller for an AVR Using Particle Swarm Optimization“, Control Engineering Practice Vol. 17, No. 12, pp. 1380–1387, 2009. [11] M.S. Ayas, E. Sahin, "FOPID Controller with Fractional Filter for an Automatic Voltage Regulator", Computers & Electrical Engineering, Article in press. [12] A. Sikander, P.Thakur, R.C.Bansal, S. Rajasekar, " A Novel Technique to Design Cuckoo Search Based FOPID Controller for AVR in Power Systems", Computers & Electrical Engineering, Vol. 70, pp. 261-274, August 2018. [13] T. A. Jumani, M. W. Mustafa, Z. Hussain, M. Md. Rasid, M. S. Saeed, M. M. Memon, I. Khan, K. S. Nisar, “Jaya Optimization Algorithm for Transient Response and Stability Enhancement of a Fractional-Order PID Based Automatic Voltage Regulator System”, Alexandria Engineering Journal, Vol. 59, No. 4, pp. 2429-2440, 2020. [14] A.J.H. AlGizi, M.W. Mustafa, K. M.A. Al Zaidi, M.K.J. Al-Zaidi " Integrated PLC-Fuzzy PID Simulink Implemented AVR Ssystem", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 69, pp. 313-326, July 2015. [15] A. J.H. Al Gizi, M.W. Mustafa, N. A. Al-geelani, M. A. Alsaedi, " Sugeno Fuzzy PID Tuning, by Genetic-Neutral for AVR in Eelectrical Power Generation", Applied Soft Computing, Vol. 28, pp. 226-236, March 2015. [16] S. Falahati1, S. A. Taher, M. Hajiakbari. “Design of Fuzzy-PID Controller Optimized by Imperialist Competitive Algorithm to Control of AVR System”, Journal of Soft Computing and Information Technology (JSCIT), Vol. 5, No. 4, pp. 66-76, 2017. [17] Z. Woo, H. Chung, J.A. Lin, “A PID Type Fuzzy Controller with Self-Tuning Scaling Factors”, Fuzzy Sets and Systems, Vol. 115, pp. 321-326, 2000. [18] S. Falahati Aliabadi, S.A. Taher, “Design of Fuzzy-FOPID Controller Optimized by ICA for Control of AVR”, Majlesi Journal of Electrical Engineering, Vol. 11, No. 4, pp. 27-35, 2017. [19] S. Falahati Aliabadi, A. Ketabi, M. Haji Akbari Fini, "Boost Converter Control by Using of FOPID Optimized by ICA", Computational Intelligence in Electrical Engineering, Vol. 6, No. 2, pp. 39-48, Summer 2015. [20] E. Atashpaz-Gargari, C. Lucas, “Imperialist Competitive Algorithm: an Algorithm for Optimization Inspired by Imperialistic Competition”, IEEE Congress on Evolutionary Computation, pp. 4661–4667, 2007. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 702 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 304 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||