Luận văn Thạc sĩ ngành Điều khiển tự động-ĐHBKHN: Mạng điều khiển Fuzzy và Neural

Luận văn Thạc sĩ: Mạng điều khiển Fuzzy và Neural trình bày một phương pháp điều khiển đối tượng phi tuyến trong đó đối tượng phi tuyến được chọn là tổ hợp năng lượng nhiên liệu than. Tham khảo nội dung đề tài để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ ngành Điều khiển tự động-ĐHBKHN: Mạng điều khiển Fuzzy và Neural -1- MỞ ĐẦU Những kỹ thuật điều khiển truyền thống như điều khiển Tích phân tỉ lệ(PI)hay điều khiển Vi tích phân tỉ lệ(PID) được ứng dụng thành công trong điềukhiển những quá trình tuyến tính. Gần đây, điều khiển tiên đoán mô hình(MPC) cũng thực hiện thành công trong điều khiển những hệ thống tuyến tính.Tuy nhiên, khoảng 90% những quá trình sinh học và hoá học là phi tuyến caovà hầu hết chúng là những hệ MIMO.Khi hệ thống là phi tuyến và/hoặc MIMO,những kỹ thuật truyền thống trên thường mắc phải sai sót khi điều khiển nhữnghệ thống như thế. Ngày nay, những hệ thống được dùng trong công nghiệp đòihỏi độ tự quản cao và những kỹ thuật trên không có khả năng để đạt được điềunày. Cần phải đạt được những đòi hỏi điều khiển tăng nhanh trong những hệ thốngđiều khiển động phức tạp dưới những thay đổi quan trọng đã làm cho việc dùngnhững kỹ thuật thông minh như mạng nơron, lôgic mờ và thuật giải di truyềntrong những hệ thống điều khiển trở nên hấp dẫn. Những lý do chính đằng sauđiều này là khả năng của chúng có thể “học” để xấp xỉ hàm và phân loại mẫu vàtiềm năng của chúng trong thực thi phần cứng song song đồ sộ, phương phápđiều khiển thông minh phỏng theo quá trình xử lý thông tin không rõ ràng và raquyết định điều khiển của con người cũng như bắt chước quá trình tiến hoá sinhhọc để tạo ra giải pháp tối ưu. Nói cách khác, chúng có khả năng thực thi (cảphần mềm và phần cứng) nhiều chức năng cần thiết để điều khiển hệ thống vớiđộ tự quản cao.Sơ đồ hệ thống điều khiển được mô tả như sau: Hình i. Sơ đồ điều khiển đối tượng phi tuyếnNhư vậy, ở đây có hai bộ điều khiển: -2- Điều khiển Feedforward : là bộ điều khiển neuro-mờ cung cấp những tín hiệu điều khiển chính để lái đối tượng phi tuyến theo đúng quỹ đạo setpoint. Bộ điều khiển này là bộ điều khiển mờ ứng dụng khả năng học của mạng nơron để tinh chỉnh những thông số của nó. Điều khiển Feedback: bù tín hiệu, nó cung cấp những tín hiệu điều khiển hiệu chỉnh cần thiết để điều chỉnh và loại nhiễu trong những lân cận nhỏ xung quanh quỹ đạo điều khiển. Bộ điều khiển này cũng là bộ điều khiển mờ nhưng ứng dụng thuật giải di truyền để tinh chỉnh thông số của nó.Kết quả mô phỏng cho thấy sơ đồ điều khiển trên đã lái đối tượng phi tuyến đixuyên suốt khoảng công tác của nó với độ chính xác cao. Phần sau đây sẽ đề cập đến đối tượng phi tuyến và những kỹ thuật điều khiểnđược thiết lập trong luận văn. Trong bối cảnh hiện thời, việc sản xuất năng lượng đối mặt với rất nhiều vấnđề khó khăn. Trong số đó, điều quan trọng nhất là: tuổi thọ của thiết bị chính tạinhững tổ hợp năng lượng, đầu tư tài chính không chắc chắn cho những tổ hợpmới, việc cạnh tranh giữa những nhà sản xuất năng lượng độc lập để thoả mãnđòi hỏi năng lượng của người dùng và những áp lực để đạt được những yêu cầuquản lý nghiêm ngặt để sử dụng tối đa nguồn tài nguyên thiên nhiên và tối thiểuảnh hưởng đến môi trường. Việc vận hành của tổ hợp năng lượng nhiên liệu than (NLNLT), loại tổ hợpđược dùng rộng rãi nhất cho việc sản xuất năng lượng, đã bị tác động mạnh.Đầu tiên, một NLNLT phải hổ trợ mục tiêu chính của hệ thống năng lượng làđáp ứng yêu cầu tải cho năng lượng điện ở mọi thời điểm, ở điện áp không đổivà tần số không đổi. Sau đó là việc cạnh tranh giữa tính thiết thực và yêu cầu thịtrường khác đã tăng cường việc dùng NLNLT [Armor 1985]. Cuối cùng, nhữngyêu cầu nghiêm ngặt trong việc bảo trì và kéo dài tuổi thọ của thiết bị chính vànhững luật giảm ảnh hưởng đến môi trường cần phải được tuân thủ. Trong đó:  Những yêu cầu vận hành chu kỳ của NLNLT trong khoảng tải rộng mặc dù chúng được thiết kế cho vận hành ở tải không đổi. Những yêu cầu biến đổi tải có thể đến từ những chiến lược kinh tế được tính toán tại những trung tâm năng lượng hay từ những dao động tải hệ thống. Vận hành theo tải tin cậy và hiệu quả sẽ đảm bảo việc thoả mãn hàng ngày, hàng tuần và theo mùa của yêu cầu năng lượng điện và những thay đổi tải ngẫu nhiên không đoán trước cho đến những giới hạn vật lý của tổ hợp.  Việc kéo dài tuổi thọ thiết bị là quan trọng vì nó tối đa việc dùng tài sản, giới hạn thời gian chết và tối thiểu những chi phí vận hành và bảo trì. Nguyên nhân chính của vòng đời ngắn của bất kỳ hệ thống nào là vận hành ứng suất cao. Trong NLNLT, những ứng suất nhiệt phụ thuộc vào những dao động áp suất và nhiệt độ hơi là đặc biệt quan trọng. Hầu hết ứng suất nghiêm trọng xảy ra trong suốt quá trình khởi động và những biến đổi tải lớn đột ngột. -3-  Một NLNLT có hiệu suất trong khoảng 30 đến 35%, nghĩa là tốc độ nhiệt trong khoảng 11400-9800 Btu/KWh. Tốc độ nhiệt chịu ảnh hưởng bởi nhiều hệ số, chẳng hạn những điều kiện hơi, áp suất bộ ngưng tụ, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ môi trường, khí áp,…Tốc độ nhiệt tăng khi làm việc tại những tải khác với tải cơ sở. Việc tiêu tốn nhiên liệu và giá cả làm cho việc cải tiến tốc độ nhiệt như là một tiêu chuẩn về mặc kinh tế.  Việc trộn không hoàn hảo giữa không khí và nhiên liệu sẽ làm vượt quá lượng không khí để tránh việc nhiên liệu không được đốt hết, mà sẽ dẫn đến việc tạo khói đen và khí CO độc cũng như những lượng nhiên liệu dư khá nguy hiểm. Bên cạnh đó lượng không khí dư sẽ dễ hình thành những chất không mong muốn khác như sunfua dioxit, nitrogen oxit và làm giãm hiệu suất boiler do nhiệt bị tiêu phí trong khí nhiên liệu. Tấ cả những yêu cầu được đề cập ở trên đã dẫn đến việc phát triển nhữngphương pháp điều khiển linh hoạt và toàn diện hơn. Chúng cũng cung cấpnhững chức năng cần thiết cho việc vận hành theo tải diện rộng chất lượng caovà đồng thời cũng thoả mãn ...