سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه کاشان

شجیعی, مهنوش, حسینی ثانی, سیدکمال, شمقدری, سعید, نقیبی سیستانی, محمدباقر. (1401). رؤیتگر گشتاور مد لغزشی دینامیکی مقاوم برای توربین بادی. سامانه مدیریت نشریات علمی, 11(3), 2-11. doi: 10.22052/11.3.10
مهنوش شجیعی; سیدکمال حسینی ثانی; سعید شمقدری; محمدباقر نقیبی سیستانی. "رؤیتگر گشتاور مد لغزشی دینامیکی مقاوم برای توربین بادی". سامانه مدیریت نشریات علمی, 11, 3, 1401, 2-11. doi: 10.22052/11.3.10
شجیعی, مهنوش, حسینی ثانی, سیدکمال, شمقدری, سعید, نقیبی سیستانی, محمدباقر. (1401). 'رؤیتگر گشتاور مد لغزشی دینامیکی مقاوم برای توربین بادی', سامانه مدیریت نشریات علمی, 11(3), pp. 2-11. doi: 10.22052/11.3.10
شجیعی, مهنوش, حسینی ثانی, سیدکمال, شمقدری, سعید, نقیبی سیستانی, محمدباقر. رؤیتگر گشتاور مد لغزشی دینامیکی مقاوم برای توربین بادی. سامانه مدیریت نشریات علمی, 1401; 11(3): 2-11. doi: 10.22052/11.3.10

رؤیتگر گشتاور مد لغزشی دینامیکی مقاوم برای توربین بادی

مهندسی و مدیریت انرژی
مقاله 1، دوره 11، شماره 3، آبان 1400، صفحه 2-11    اصل مقاله (682.49 K)
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/11.3.10
نویسندگان
مهنوش شجیعی1؛ سیدکمال حسینی ثانی* 1؛ سعید شمقدری2؛ محمدباقر نقیبی سیستانی1
1دانشکده برق دانشگاه فردوسی، مشهد
2دانشکده برق دانشگاه علم و صنعت، تهران
چکیده
در این پژوهش، روش جدیدی برای طراحی رؤیتگر غیرخطی برای مدل غیرخطی توربین بادی به‌منظور تخمین گشتاور ژنراتور پیشنهاد شده است. با استفاده از طراحی رؤیتگر مد لغزشی دینامیکی که تابه‌حال برای توربین بادی به کار نرفته است، ثابت لیپشیتز افزایش داده شد که معادل افزایش محدودۀ کاری و افزایش مقاومت رؤیتگر نسبت به عامل غیرخطی است. نوآوری طرح، استفاده از بهرۀ دینامیک در طراحی رؤیتگر مد لغزشی و تضمین شرط پایداری مجانبی توسط مسئلۀ کنترل بهینه  است. درجۀ آزادی اضافی پیشنهادی با این فرمول دینامیکی، برای مواجهه با عامل غیرخطی به کار می‌رود. با استفاده از رؤیتگر پایدار با بهرۀ دینامیکی طراحی‌شده، رؤیتگر در مقابل عدم قطعیت غیرخطی مقاوم می‌شود و مقاومت بیشتر نسبت به رؤیتگرهای مرسوم با بهرۀ ثابت و نیز رؤیتگر لوینبرگر دینامیکی حاصل می‌شود. در نهایت با استفاده از پروفایل باد واقعی روند طراحی بر روی مدل توربین صد کیلووات پژوهشکده هواخورشید پیاده‌سازی شد و همچنین نتایج حاصل با نرم‌افزار شبیه‌ساز توربین بادی (FAST) مورد ارزیابی و تأیید قرار گرفت. همچنین به‌عنوان دستاورد دیگر مقاله با اضافه کردن نویز فرایند و نویز اندازه‌گیری به توربین، برتری الگوریتم پیشنهادی نسبت به رؤیتگرهای دیگر بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها
رانشگر توربین بادی؛ رؤیتگر دینامیکی مقاوم؛ مد لغزشی؛ سنتزH_∞
مراجع
  • [1] Odgaard, P.F., "A Benchmark Evaluation of Fault Tolerant Wind Turbine Control Concepts", IEEE Trans. Control Syst. Technol, Vol. 23, No. 3, pp. 1221-1228, 2014.
  • [2] Rahnavard, M., Ayati, M., Hariri Yazdi M. R. and Mousavi, M., "Finite Time Estimation of Actuator Faults, States, and Aerodynamic Load of a Realistic Wind Turbine", Renewable Energy, Vol. 1, No. 130, pp. 256-267, 2019.
  • [3] Cohal, A. and Mirea, L., "Fault Detection and Isolation of a Wind Turbine", CEAI, Vol. 19, No. 3, pp. 107-118, 2017.
  • [4] Shi, F. and Patton R., "An Active fault tolerant control approach to an offshore wind turbine model", Renewable Energy, Vol. 1, No. 75, pp. 788-798, 2015.
  • [5] Rahnavard, M., Hariri Yazdi M. R. and Mousavi, M., "On the Development of a Sliding Mode Observer-based Fault Diagnosis Scheme for a Wind Turbine Benchmark Model", Energy Equip. Sys. Vol. 5. No.1, pp. 13-26, 2017.
  • [6] He, J. and Zhang, C., "Fault Reconstruction Based on Sliding Mode Observer for Nonlinear Systems", Mathematical Problems in Engineering 2012.
  • [7] Luenberger, D., "An introduction to observers", IEEE Transactions on Automatic Control Vol. 16, No. 6, pp. 596 – 602, 1972.
  • [8] Ekramian, M., Hosseinnia, S. and Sheikholeslam, F., "A General Framework in Designing Luenberger-like Nonlinear Observer", IET Control Theory and Applications, 2013.
  • [9] Farza, M., Sboui, a., Cherrier, E. and M'Saad, M., "High-gain observer for a class of time-delay nonlinear systems", International Journal of Control, Taylor & Francis, Vol. 83, No. 2, pp. 273-280, 2010.
  • Zarei, J. and Poshtan, J., "Design of Nonlinear Unknown Input Observer for Process Fault Detection", Ind. Eng.Chem.Res, Vol. 49, pp. 11443–11452, 2010.
  • Utkin, V.I., "Sliding Modes in Control Optimization", Springer-Velag, Berlin, 1992.
  • Thau, E.F., "Observing the state of nonlinear dynamic systems", International Journal of Control, Vol. 17, 471-479. 1973.
  • Raghavan, S. and Hedrick, J., "Observer design for a class of nonlinear systems", Int. J. Control, Vol. 59, pp. 515-528, 1994.
  • Rajamani, R., "Observers for Lipschitz Nonlinear Systems", IEEE Transaction on Automatic Control, Vol. 43, No. 3, 1998.
  • Khalil, H.K. and Praly, L., "High gain observers in nonlinear feedback control", International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 24, No, 6, pp. 993-1015, 2014.
  • Odgaard, P.F., Stoustrup, J., Nielsen, R. and Damgaard, C., "Observer Based Detection of Sensor Faults in Wind Turbines", European Wind Energy Conference, pp. 4421-4430, 2009.
  • Sloth, C., Esbensen, T., Niss, M. O.K., Stoustrup, J. and Odgaard, P.F., "Robust LMI-Based Control of Wind Turbines with Parametric Uncertainties", 18th IEEE International Conference on Control Applications, Russia, pp. 776-781 2009.
  • Odgaard P.F., Stoustrup, J. and Kinnaert, M., "Fault-tolerant control of wind turbines: A benchmark model", IEEE Trans. Control Syst. Technol.,V. 21, No. 4, pp. 1168–1182, 2013.
  • Marquez, H.J, "Nonlinear Control Systems: Analysis and Design", John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersy, 2003.
  • Doyle, J., Glover, K., Khargonekar P. and Francis, B., "State- Space Solutions to Standard H2 and H∞ Control Problems", IEEE Trans. Auto Ctrl, 34, No. 8, pp. 831-847, 1989.
  • Zhou K, J. C. Doyle, "Essentials of Robust Control", Prentice-Hall, NY, 1998.
  • Pertew, A., Marquez, H. and Zhao, Q., " Observer Design for Lipschitz Nonlinear Systems", IEEE Trans. Auto. Ctrl, Vol 51, No. 7, pp. 1211-1216, 2006.
  • Pertew, A., Marquez, H. and Zhao, Q., "  synthesis of unknown input observers for non-linear Lipschitz systems", International Journal of Control 78, No. 15, pp. 1155-1165, 2005.
  • Van der Schaft, A., "Chapter 3, in L2-Gain and Passivity Techniques in Nonlinear Control", Springer International Publishing, 2017, DOI: 1007/978-3-319-49992-5.
  • Arcak, M., Meissen, C. and Packard, A., "Networks of Dissipative Systems Compositional Certification of Stability, Performance, and Safety", Springer 2018.
  • Zhou, K., "Comparison between H2 and controllers", IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 37, pp. 1261–1265, 1992,
  • Doyle, J. C., Zhou, K., Glover, K. and Bodenheimer, B., "Mixed H2 and performance objectives II: optimal control", IEEE Trans. Auto. Ctrl., Vol. 39, No. 8, pp. 1575–1587, 1994.
  • شجیعی، مهنوش، حسینی، سید کمال، نقیبی، محمدباقر، «رؤیتگر دینامیکی برای سیستم غیرخطی و کاربرد در توربین بادی»، بیست‌وهفتمین کنفرانس مهندسی برق ایران، یزد، اردیبهشت 98.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 652
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 513