Tài liệu Xây dựng giải thuật thích nghi điều khiển tối ưu máy phát điện đồng bộ trên cơ sở công nghệ mạng nơ rôn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÃÃÃI NGÔ CAO CƯỜNG XÂY DỰNG GIẢI THUẬT THÍCH NGHI ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠNG NƠ RÔN LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÃÃÃI NGÔ CAO CƯỜNG XÂY DỰNG GIẢI THUẬT THÍCH NGHI ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠNG NƠ RÔN LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGÀNH MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN Mà SỐ: 02.06.07 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH HỒ ĐẮC LỘC PGS.TS NGUYỄN NGỌC LÂM TP. HỒ CHÍ MINH - 2008 LÔØI CAÙM ÔN Luaän aùn naøy ñöôïc thöïc hieän taïi Boä moân Heä thoáng ñieän – Khoa Đieän –Đieän töû Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Tp. Hoà Chí Minh Em xin chaân thaønh caûm ôn PGS.TSKH HOÀ ÑAÉC LOÄC Thaày ñaõ ñònh höôùng nghieân cöùu vaø taân tuïy höôùng daãn em trong suoát thôøi gian qua, giuùp em hoaøn thaønh luaän aùn naøy. PGS.TS NGUYEÃN NGOÏC LAÂM Thaày ñaõ luoân theo doõi, chæ daãn caùc phöông phaùp tieáp caän vaø giaûi quyeát caùc noäi dung caàn nghieân cöùu trong ñeà taøi. PGS.TS NGUYEÃN BOÄI KHUE Laø ngöôøi Thaày ngöôøi Cha ñaõ luoân beân caïnh chæ daãn, naâng ñôõ em trong hoïc taäp - nghieân cöùu vaø coâng taùc ngay töø nhöõng ngaøy ñaàu laø sinh vieân ñaïi hoïc, hoïc vieân cao hoïc cho ñeán nay. PGS.TS NGUYEÃN HOAØNG VIEÄT Thaày ñaõ luoân theo doõi chæ daãn em trong coâng taùc hoïc taäp - nghieân cöùu khi em coøn laø sinh vieân ñaïi hoïc, cao hoïc cho ñeán nay. PGS.TS NGUYEÃN HÖÕU PHUÙC Thaày luoân nhieät ñoùng goùp – chỉ daãn em trong nhieäm vuï nghieân cöùu ñeà taøi luaän aùn qua caû ba chuyeân ñeà tieán syõ. TS VUÕ PHAN TUÙ Ngöôøi thaày - ngöôøi anh luoân ñoäng vieân, naâng ñôõ em trong hoïc taäp nghieân cöùu vaø trong coâng taùc hieän nay. Sau cuøng chaân thaønhcaûm ôn taát caû Quyù thaày coâ trong Khoa Ñieän – Ñieän töû ñaõ luoân beân caïnh ñoäng vieân – giuùp ñôõ em. i XIN CHAÂN THAØNH CAÛM ÔN BAN GIAÙM HIEÄU BAN CHUÛ NHIEÄM KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ PHOØNG QUAÛN LYÙ SAU ÑAÏI HOÏC TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA TP. HOÀ CHÍ MINH BAN GIAÙM HIEÄU TAÄP THEÅ CBGVNV KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ TP. HOÀ CHÍ MINH Ñaõ luoân ñoäng vieân vaø taïo ñieàu kieän toát nhaát veà vaät chaát cuõng nhö tinh thaàn ñeå toâi hoaøn thaønh luaän aùn naøy. …Vôùi taát caû taàm loøng Con cảm ơn Bố Lượng - Mẹ Bích và các anh chị em trong gia đình. Cảm ơn Quỳnh Trang, Bách Lộc và con gái Sue đã luôn bên cạnh, động viên giúp Bố hoàn thành luận án tốt nghiệp này. …Với tất cả tính yêu thương ii LỜI CAM ĐOAN Tôi can đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Ngô Cao Cường iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .....................................................i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU ..................................................................... viii MỞ ĐẦU. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN ..........................................................................1 0.1. ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................2 0.2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN ..................................................3 0.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................................................4 0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................4 0.5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN ..............................................................................4 0.6. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN.............................................................5 CHƯƠNG 1. ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI..................................6 1.1. MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN .....7 1.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI .......................................................21 1.2.1. Điều khiển thích nghi ..............................................................................21 1.2.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển thích nghi .................................................26 1.3. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠNG NƠ RÔN ................................................28 TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .....................................................................................28 1.3.1. Quá trình phát triển .................................................................................28 1.3.2. Một số mạng nơ rôn thông dụng .............................................................34 1.3.3. Một số ứng dụng của mạng nơ rôn trong hệ thống điện .........................37 1.4. ĐẶT VẤN ĐỀ CHO LUẬN ÁN .......................................................................38 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG40 ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠNG NƠ RÔN........................................................................40 2.1. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI TRÊN CƠ SỞ CÔNG NGHỆ MẠNG NƠ RÔN ..........................................................................................41 2.1.1. Đặt vấn đề ...............................................................................................41 2.1.2. Phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi.............................41 2.1.3. Xác định luật điều khiển tối ưu (Bước 1)................................................42 2.1.4. Xây dựng mạng RBF(bước 2).................................................................46 2.1.5. Xác định luật chỉnh định tham số (bước 3).............................................47 2.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI CHO HỆ ĐA BIẾN (MIMO).....................................................................................................................48 2.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ KẾT NỐI VỚI HỆ THỐNG VÔ CÙNG LỚN..................................................................51 2.4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ ĐỘC LẬP.......................................................59 CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐƯỢC THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT......................................................66 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ KẾT NỐI VỚI HỆ THỐNG VÔ CÙNG LỚN..................................................................67 3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐỘNG CƠ ..................77 3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI ĐỘNG CƠ ĐIỆN DC TRÊN CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP ĐƯỢC ĐỀ XUẤT ...............................................78 3.4. KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ.............89 3.5. KHẢO SÁT TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ HỆ ĐỘNG CƠ DC - MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ ......................................................................................................98 3.5.1 Giới thiệu mô hình ...................................................................................98 3.5.2. Khảo sát một số chế động hoạt động của hệ thống...............................100 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT TRÊN MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM BỘ ĐIỀU ÁP TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN ................................................107 4.1. HỆ THỐNG SẢN XUẤT ĐIỆN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN.............108 4.2. HỆ THỐNG KÍCH TỪ MÁY PHÁT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN....................................................................................................................112 4.3 CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG KÍCH THÍCH BẢO ĐẢM LÀM VIỆC MÁY PHÁT ......................................................................................................................114 4.4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN ..............................115 4.5 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ KIỂM NGHIỆM NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN TRỊ AN .................................................................................................................................120 4.6. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI .................................................121 KẾT LUẬN .............................................................................................................128 CÁC CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ [CTTG] Đà CÔNG BỐ ......................................132 CÁC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ..........................................................133 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................134 PHỤ LỤC............................................................................................................... 142 i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT MFĐ : Máy phát điện. T-G : Tuabine-máy phát điện đồng bộ. RBF : Radial Basis Function (Mạng nơ rôn đối xứng xuyên tâm) AGC : Automatic Generation Control; P : Poportional (tỷ lệ); PI : Poportional-integral (tỷ lệ - tích phân); PD : Poportional-derivative(tỷ lệ - vi phân); PID : Poportional-integral-derivative (tỷ lệ - tích phân – vi phân); AVR : Automatic Voltage Regulator (Bộ điều khiển tự động điều khiển điện áp); PSS : Power System Stabilizers (Bộ ổn định công suất) F-NN : Fuzzy – neural network (Mạng nơ rôn mờ) SISO : Simple Input Simple Output (Một đầu vào, một đầu ra); MIMO : Multiple Input Multiple Output (nhiều đầu vào, nhiều đầu ra); MARC : MODEL ADAPTIVE REFERENCE CONTROL (Bộ điều khiển thích nghi theo mô hình chuẩn); LTM : Long Term Memory (Vùng nhớ dài hạn); STM : Short Term Memory (Vùng nhớ ngắn hạn); ANN : Artificial neural network (Mạng neuron nhân tạo); DC : Direct current (một chiều); ĐC : Động cơ; R : Regulator (Bộ điều chỉnh); ii AB : Bộ thích nghi; CS : Bộ công suất; Md : Moment tải; POT : Độ vọt lố; AVM (AVR) : Bộ điều chỉnh điện áp tự động; AVN : Bộ điều chỉnh điện áp dự phòng bằng tay; QAE : Máy cắt dập từ; KT : Kích từ. iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Cấu trúc hệ thống điều khiển của hệ thống điện ...................................... 9 Hình 1.2. Sơ đồ khối mô tả phương trình (1.2)....................................................... 10 Hình 1.3. Sơ đồ khối điều khiển công suất và tần số ............................................... 11 Hình 1.4. Sơ đồ khối chức năng của máy phát và hệ thống điều khiển................... 13 Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp ......................................................... 15 Hình 1.6. Cấu trúc điều khiển turbogenerator.......................................................... 18 Hình 1.7. Sơ đồ khối bộ điều khiển kích tư dùng nơ rôn......................................... 19 Hình 1.8. Sơ đồ điều khiển thích nghi gián tiếp....................................................... 27 Hình 1.9. Sơ đồ điều khiển thích nghi trực tiếp ....................................................... 27 Hình 1.10. mô hình hóa nơ rôn nhân tạo.................................................................. 29 Hình 1.11. Mức kích hoạt cho nơ rôn nhân tạo ....................................................... 30 Hình 1.12. Học có giám sát...................................................................................... 32 Hình 1.13. Học củng cố............................................................................................ 33 Hình 1.14. Học không có giám sát........................................................................... 34 Hình 1.15. Cấu trúc mạng nơ rôn cấu trúc truyền ngược......................................... 35 Hình 3.1. Giao diện chương trình mô phỏng điều khiển máy phát điện kết nối hệ thống vô cùng lớn dùng mạng RBF ......................................................................... 68 Hình 3.2. File chương trình khai báo và cập nhật thông số ..................................... 68 Hình 3.3. Cấu trúc mạng nơ rôn điều khiển máy phát ............................................. 69 Hình 3.4. Cấu trúc mạng điều khiển tín hiệu điều khiển (u2) công suất ................. 69 Hình 3.5. Cấu trúc một nơ rôn lớp ẩn ...................................................................... 70 Hình 3.6. Cấu trúc mạng nơ rôn phần khối (sub) trên hình 3.4 ............................... 70 iv Hình 3.7. Đáp ứng công suất và sai số công suất với bộ điều khiển mạng nơ rôn với mô hình tóan không cấy nhiễu ................................................................................. 71 Hình 3.8. Đáp ứng điện áp và sai số điện áp với bộ điều khiển mạng nơ rôn với mô hình tóan không cấy nhiễu ....................................................................................... 72 Hình 3.9. Đáp ứng công suất và sai số công suất với bộ điều khiển mạng nơ rôn với mô hình tóan có cấy nhiễu ....................................................................................... 73 Hình 3.10. Đáp ứng điện áp và sai số điện áp với bộ điều khiển mạng nơ rôn với mô hình tóan có cấy nhiễu.............................................................................................. 74 Hình 3.11. Quá trình quá độ điện áp đầu cực máy phát với các hệ số điều khiển γ khác nhau ................................................................................................ 75 Hình.3.13. Đáp ứng điện áp phát Eq theo điện áp đặt thay đổi (không cấy nhiễu).. 76 Hình.3.14. Đáp ứng tần số phát khi thay đổi công suất tải (không cấy nhiễu)........ 77 Hình.3.15. Đáp ứng tần số phát khi thay đổi công suất tải (có cấy nhiễu) .............. 77 Hình 3.16. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thích nghi động cơ điện DC ................ 79 Hình 3.17. Giao diện chương trình chạy mô phỏng điều khiển dùng mạng RBF ... 80 Hình 3.18. Vận tốc động cơ ..................................................................................... 81 Hình 3.19. Biến thiên tốc độ có dạng hình sin......................................................... 81 Hình 3.20. Đáp ứng vận tốc động cơ khi tải biến thiên. .......................................... 82 Hình 3.21. Đáp ứng vận tốc động cơ khi các thông số ma sát biến đổi.................. 83 Hình 3.22. Giao diện chương trình chạy mô phỏng điều khiển động cơ PID và RBF…..................................................................................................... 84 Hình 3.23. Đáp ứng tốc độ của động cơ cho bởi hai bộ điều khiển......................... 84 Hình 3.24. Đáp ứng tốc độ của động cơ cho bởi hai bộ điều khiển......................... 85 v Hình 3.25. Đáp ứng tốc độ của động cơ cho bởi hai bộ điều khiển khi giảm tải liên tục…………………………………………………………………….. 86 Hình 3.26. Đáp ứng tốc độ của động cơ khi tốc độ đặt thay đổi bởi hai bộ điều khiển ….…………………………………………………………………………………..87 Hình 3.27. Đáp ứng tốc độ của động cơ khi tốc độ đặt thay đổi bởi hai bộ điều khiển ….…………………………………………………………………………………. 88 Hình 3.28. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống mô hình vật lý...................................... ..90 Hình 3.29. Sơ đồ nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ kéo .................................. ..91 Hình 3.30. Sơ đồ nguyên lý điều khiển kích từ đảm bảo điện áp tải ..................... ..91 Hình 3.31. Hệ động cơ- máy phát và tải… .......................................................... ..92 Hình 3.32. Bộ công suất điều khiển hệ. ................................................................ ..92 Hình 3.33. Giao diện chương trình điều khiển với khâu hiểu chỉnh PID ................ 93 Hình 3.34. Giao diện chương trình điều khiển dùng mạng RBF ........................... ..93 Hình 3.35. Đáp ứng tốc độ khi khởi động không tải với khâu hiệu chỉnh PID ..... ..94 Hình 3.36. Đáp ứng tốc độ khi khởi động không tải với mạng RBF…................. . 94 Hình 3.37. Đáp ứng tốc độ khi khởi động có tải với khâu hiệu chỉnh PID ................................................................................................................................ ..94 Hình 3.38. Đáp ứng tốc độ khi khởi động có tải với mạng RBF ........................... ..94 Hình 3.39. Đáp ứng điện áp trên tải khi thay đổi tải cực đại dùng khâu PID…… ..95 Hình 3.40. Đáp ứng điện áp trên tải khi thay đổi tải cực đại với RBF .................. ..95 Hình 3.41. Đáp ứng tốc độ động cơ khi thay đổi cực đại dùng khâu PID ............. ..95 Hình 3.42. Đáp ứng tốc độ động cơ khi thay đổi cực đại dùng RBF………………95 Hình 3.43. Đáp ứng tốc độ khi giảm tải liên tục rồi tăng liên tục dùng PID ......... ..96 Hình 3.44. Đáp ứng tốc độ khi giảm tải liên tục rồi tăng liên tục dùng RBF ........ ..96 vi Hình 3.45. Đáp ứng điện áp trên tải khi tải giảm liên tục tăng liên tục dùng PID……...…………………………………………………………….. 96 Hình 3.46. Đáp ứng điện áp trên tải khi tải giảm liên tục tăng liên tục dùng RBF………………………………………………………..…………...96 Hình 3.47. Sơ đồ khối hệ thống máy phát điện đồng bộ…………………………...98 Hình 3.48. Hệ thống tải R-L-C............................................................................... ..98 Hình 3.49. hệ thống MFĐ và động cơ .................................................................. ..98 Hình 3.50. Mô hình vật lý hệ động cơ điện DC – MFĐ ........................................ ..99 Hình 3.51. Chương trình điều khiển máy phát Ac và động cơ DC dùng RBF .... .100 Hình 3.52. Đáp ứng áp phát khởi động không tải máy phát - giải thuật PID ...... ..101 Hình 3.53. Đáp ứng áp phát khởi động không tải máy phát – mạng RBF........... ..101 Hình 3.54. Quan sát áp phát khi khởi động mạch kích từ- không tải dùng RBF. ..101 Hình 3.55. Đáp ứng áp trên tải R khi tải tăng giảm- giải thuật PID .................... ..102 Hình 3.56. Đáp ứng áp trên tải R khi tải tăng giảm- mạng RBF ......................... ..102 Hình 3.57. Đáp ứng áp trên tải C khi tải tăng giảm – giải thuật PID ................. ..103 Hình 3.58. Đáp ứng áp trên tải C khi tải tăng giảm – mạng RBF ...................... ..103 Hình 3.59. Đáp ứng áp trên tải L khi tải tăng giảm – giải thuật PID …………….103 Hình 3.60. Đáp ứng áp trên tải L khi tải tăng giảm – mạng RBF ...................... ..103 Hình 3.61. Đáp ứng áp trên tải RLC khi tăng giảm – giải thuật PID .................. ..104 Hình 3.62. Đáp ứng áp trên tải RLC khi tăng giảm – mạng RBF........................ ..104 Hình 4.1. Toàn cảnh nhà máy thủy điện Trị An .................................................... 108 Hình 4.2. Đập tràn nhìn từ phía thượng lưu........................................................... 109 Hình 4.3. Đập tràn nhìn từ phía hạ lưu .................................................................. 109 vii Hình 4.4. Stator máy phát ...................................................................................... 110 Hình 4.5. Máy biến thế chính…………………………………………………..…110 Hình 4.6. Trạm phân phối ngoài trời 220Kv.......................................................... 111 Hình 4.7. Sơ đồ nguyên lý nhà máy thủy điện Trị An ........................................... 112 Hình 4.8. Sơ đồ mạch động lực hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Trị An ........ 113 Hình 4.9. Nguồn cung cấp điện áp kích thích........................................................ 120 Hình 4.10. Khâu hiệu chỉnh tín hiệu điều khiển .................................................... 120 Hình 4.11. Mạch động lực điều khiển điện áp ...................................................... 121 Hình 4.12. Sơ đồ điều khiển áp kích từ.................................................................. 121 Hình 4.13. Giao diện phần mềm điều khiển kích từ máy phát .............................. 122 Hình 4.14. Đáp ứng điện áp phát khởi động kích từ không tải.............................. 123 Hình 4.15. Đáp ứng điện áp phát khởi động kích từ không tải (trị biên độ).......... 123 Hình 4.16. Đáp ứng điện áp phát khởi động kích từ có tải .................................... 124 Hình 4.17. Đáp ứng điện áp phát khởi động kích từ có tải (trị biên độ)................ 124 Hình 4.18. Đáp ứng điện áp khi thay đổi tải ......................................................... 125 Hình 4.19. Đáp ứng điện áp khi khởi động không tải (trị biên độ)........................ 125 Hình 4.20. Đáp ứng điện áp khi trị áp đặt thay đổi................................................ 126 Hình 4.21. Đáp ứng điện áp khi trị áp đặt thay đổi (trị biên độ)............................ 126 viii DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3.1: thống kế kết quả mô phỏng các đáp ứng tốc động cơ dùng PID và RBF. ................................................................................................................................ 89 Bảng 3.2: tổng hợp kết quả thực nghiệm trên mô hình hệ động cơ – máy phát DC ................................................................................................................................ 97 Bảng 3.3: thống kế so sánh một số trường hợp vận hành khảo sát trên mô hình phòng thí nghiệm với máy phát hoạt động độc lập................................................ 104 Trang 1 MỞ ĐẦU. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Trong phần mở đầu, giới thiệu luận án được trình bày với các tiểu mục sau: ‘ Đặt vấn đề; ‘ Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án; ‘ Phạm vi nghiên cứu; ‘ Điểm mới của luận án; ‘ Giá trị thực tiễn của luận án. Trang 2 0.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Máy phát điện (MFĐ) đồng bộ cung cấp năng lượng điện cho hệ thống, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng điện trong sản xuất và đời sống. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, yêu cầu nâng cao chất lượng điện năng luôn là một đòi hỏi quan trọng và cấp thiết. Chính vì vậy, việc cải tiến hệ thống điều khiển và qui trình vận hành MFĐ là một hướng giải quyết thích hợp và hiệu quả cho phép nâng cao chất lượng điện năng. Máy phát điện đồng bộ là một đối tượng động phi tuyến với các thông số biến đổi và làm việc trong điều kiện nhiễu ngẫu nhiên lớn (trong đó có kể đến sự thay đổi của phụ tải theo thời gian, sự cố thoáng qua…). Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế hệ thống điều khiển MFĐ đồng bộ với các bộ điều khiển truyền thống như PD, PI hoặc PID, mô hình toán học của MFĐ đồng bộ đã được tuyến tính hoá. Điều này dẫn đến trong một số trường hợp, đặc biệt là khi MFĐ đồng bộ làm việc trong chế độ nhiễu lớn (phụ tải thay đổi bất định, sự cố trên hệ thống điện,…), các chỉ tiêu về chất lượng điều khiển (điện áp, tần số) không được đảm bảo. Hiện nay trên thế giới, các phương pháp điều khiển hiện đại được đề nghị áp dụng cho MFĐ như: điều khiển thích nghi, điều khiển tối ưu. Các công nghệ tính toán mới như: công nghệ mạng nơ rôn, hệ mờ, cũng được sử dụng như là công cụ thực hiện giải thuật điều khiển. Nhiều công trình khoa học được công bố nhằm chứng minh tính khả thi, cũng như chất lượng điều khiển của các hệ thống nêu trên. Tuy nhiên, các vấn đề mang tính nguyên lý, đặc biệt là việc chứng minh tính ổn định cũng như định lượng các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống dựa trên lý thuyết điều khiển thích nghi với công nghệ mạng nơ rôn, logic mờ chưa được giải quyết triệt để. Vì vậy việc phát triển các nghiên cứu về tính chất của hệ thống điều khiển thích nghi trên cơ sở ứng dụng công nghệ mạng nơ rôn, logic mờ là cần thiết. Đó cũng là nội dung chính của luận án này. Trang 3 0.2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN ÁN Mục tiêu của luận án : 1. Nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển MFĐ đồng bộ làm việc trong các chế độ nhiễu và sự cố. 2. Áp dụng phương pháp thiết kế giải tích hệ thống điều khiển thích nghi MFĐ đồng bộ. Đảm bảo tính ổn định và chất lượng điều khiển của hệ thống. 3. Ứng dụng công nghệ mạng nơ rôn làm cơ sở cho việc thực hiện giải thuật điều khiển thích nghi cho MFĐ đồng bộ. 4. Triển khai các kết quả nghiên cứu cho một đối tượng cụ thể. Để đạt được các mục tiêu trên, các nhiệm vụ sau được đề xuất: 1. Nghiên cứu hệ thống điều khiển MFĐ đồng bộ làm việc trong các chế độ nhiễu và sự cố. Từ đó đề xuất giải pháp điều khiển tối ưu theo các chỉ tiêu chất lượng cho trước. 2. Nghiên cứu tổng quát phương pháp giải tích thiết kế hệ thống điều khiển véc tơ thích nghi đối tượng động phi tuyến có mô hình không tường minh và làm việc trong chế độ nhiễu ngẫu nhiên. 3. Đề xuất phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi trên cơ sở công nghệ mạng nơ rôn. 4. Chứng minh bằng giải tích tính ổn định và các chỉ tiêu chất lượng của hệ thống điều khiển thích nghi. 5. Thiết kế và Đánh giá hệ thống điều khiển đối tượng tiêu biểu trên cơ sở phương pháp được đề xuất 6. Thiết kế hệ thống điều khiển MFĐ đồng bộ trên cơ sở phương pháp được đề xuất. 7. Đánh giá hệ thống điều khiển được thiết kế. Trang 4 8. Ứng dụng phương pháp được đề xuất thiết kế hệ thống điều khiển MFĐ đồng bộ của nhà máy thủy điện Trị An. Đánh giá hệ thống điều khiển trên mô hình vật lý. 0.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Xây dựng phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi các đối tượng động phi tuyến không có mô hình toán học tường minh, làm việc trong chế độ nhiễu ngẫu nhiên. Ứng dụng công nghệ mạng nơ rôn thực hiện giải thuật thích nghi. Khảo sát hệ thống điều khiển cho một số đối tượng tiêu biểu. Điều khiển MFĐ đồng bộ dựa trên phương pháp được đề xuất. 0.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Giải tích toán học là phương pháp được sử dụng xuyên suốt trong luận án. Phương pháp mô phỏng được sử dụng để khảo sát hệ thống điều khiển trên mô hình. Các phương pháp đo lường, thống kê, phân tích được sử dụng trong khi khảo sát hệ thống vật lý. 0.5. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN 1. Đề xuất phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi các đối tượng động phi tuyến không có mô hình toán học tường minh và làm việc trong chế độ nhiễu ngẫu nhiên. 2. Xây dựng mô hình điều khiển tổ hợp Turbine - Máy phát điện đồng bộ cho bài toán thiết kế hệ thống điều khiển thích nghi. 3. Thiết kế hệ thống điều khiển tổ hợp Turbine-MFĐ đồng bộ trên cơ sở phương pháp được đề xuất. 4. Chứng minh tính ổn định của hệ thống được thiết kế bằng phương pháp giải tích trên cơ sở định lý Lyapunov 2.