توصيفگر ها :
زير سيستم كنترل حرارت , روش پارامترهاي توده اي , كنترل كننده PID فازي , كنترل كننده تطبيقي مقاوم
چكيده فارسي :
چكيده
گرماي بيش از حد يك موضوع فراگير و خطرناك است كه مي تواند منجر به آسيب هاي مخرب در طيف گسترده اي از تجهيزات صنعتي شود. براي مثال بسياري از تجهيزات در نيروگاه ها، سيستم هاي تهويه مطبوع و مبدل هاي حرارتي در معرض اثرات منفي دماي كاري بالا هستند كه مي تواند صدمات جبران ناپذيري را به همراه داشته باشد. به همين منظور، كنترل دقيق دما براي جلوگيري از افزايش دماي بيش از حد، تضمين طول عمر و عملكرد قابل قبول تجهيزات امري بسيار مهم و ضروري است. اين پايان نامه بر روي مدل سازي و كنترل دماي يك برد الكتريكي عمومي تمركز دارد كه مي تواند در بسياري از كاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار گيرد. اين تجهيز الكتريكي حساس و گران قيمت بوده و مي بايست قبل از استفاده، ابتدا در بسترهاي تست، جهت بررسي عملكرد اصلي مورد ارزيابي قرار گيرد. اين قطعه، هنگام اجراي عمليات تحت الگوهاي حرارتي متفاوت، افزايش دماي زيادي تجربه مي كند. بنابراين به دليل حساسيت، دماي آن مي بايست در يك محدوده دمايي مجاز كنترل شود. براي انجام چنين وظيفه اي نياز به طراحي الگوريتم هاي كنترلي جهت حفظ دماي مجاز براي تجهيز مذكور مي باشد. طراحي كنترل كننده، نيازمند معادلات ديناميكي سيستم مي باشد، كه آن ها را مي توان با استفاده از معادلات پايستاري انرژي به دست آورد. در اين پژوهش معادلات ديناميكي سيستم با استفاده از روش پارامتر هاي توده اي، به صورت خطي و غير خطي در دو نرم افزار متلب و سيندا به دست آمده و نتايج آن ها صحت سنجي شده است. سپس با استفاده از كنترل دماي آب ورودي به بستر تست توسط طراحي دو كنترل كننده مجزا بر پايه مدل و بر پايه قوانين فازي، دماي تجهيز مورد نظر كنترل مي شود. يكي از كنترل كننده هاي طراحي شده در اين پژوهش، كنترل كننده اي است كه بر پايه ي منطق فازي طراحي مي شود. اين كنترل كننده اقدام به تنظيم ضرايب كنترل كننده PID به صورت بهنگام با استفاده از يك پايگاه قوانين فازي مي نمايد. كنترل كننده طراحي شده PID فازي خود تنظيم ناميده مي شود. در ادامه ي پژوهش علاوه بر كنترل كننده PID فازي، يك كنترل كننده تطبيقي مقاوم طراحي مي شود كه بر پايه مدل سيستم حرارتي است. پارامتر هاي سيستم حرارتي در طراحي اين كنترل كننده مجهول در نظر گرفته شده است. نتايج شبيه سازي، عملكرد رضايت بخش و بهتر الگوريتم كنترل تطبيقي مقاوم را نسبت به كنترل كننده PID فازي نشان مي دهند. تحت الگوي توليد توان حرارتي كاملاً مشابه، اختلاف نتايج كنترل كننده با مقدار مطلوب در كنترل كننده تطبيقي مقاوم بسيار كمتر از كنترل كننده PID فازي بوده است.
چكيده انگليسي :
Abstract
Overheating is a widespread and hazardous issue that can lead to catastrophic damage in a wide variety of industrial equipment. For instance, many components in power plants, air conditioning systems, and heat exchangers are exposed to the adverse effects of high operating temperatures, which can result in irreparable damages. Accurate temperature control is thus of paramount importance and is necessary to prevent excessive temperature increases, ensuring the longevity and satisfactory performance of the equipment. This thesis centers on the modeling and temperature control of a general electrical board suitable for various industrial applications. This sensitive and expensive electrical equipment must undergo evaluation in test beds before deployment to assess its primary performance. This component experiences significant temperature fluctuations when operating under various thermal conditions. Therefore, due to its sensitivity, it is imperative to control its temperature within an acceptable range. Accomplishing this task requires the design of control algorithms to maintain the temperature within permissible limits. The development of these controllers necessitates the derivation of dynamic system equations, which are obtained using energy conservation equations. In this research, the dynamic equations of the system were obtained through the lumped parameter method, both in linear and non-linear forms, using MATLAB and SINDA software, with the results being validated. Subsequently, two separate controllers were designed to regulate the temperature of the water in the test bed, based on the model and fuzzy approaches, ensuring precise control of the equipment. One of the controllers designed in this research is the self-tuning fuzzy PID controller, which adjusts PID controller coefficients in real time using a fuzzy rule base. The continuation of the research involves the design of a robust adaptive controller, based on the thermal model of the system, which accounts for unknown parameters of the thermal system. Simulation results illustrate the superior and satisfactory performance of the robust adaptive control algorithm compared to the fuzzy PID controller. Under identical thermal power generation conditions, the robust adaptive controller exhibits significantly smaller deviations from the desired values in comparison to the fuzzy PID controller.
