Thạc Sĩ Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ thích nghi để điều khiển cánh gió tuabin trục đứng

Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CÁNH GIÓ TUABIN TRỤC ĐỨNG



Luận văn dài 114 trang



Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ MÁY

PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ 14

1.1 ĐÔI NÉT VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CỦA

MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ 14

1.1.1 Lịch sử phát triển của máy phát điện chạy bằng sức gió 14

1.1.2 Đặc điểm chung của máy phát điện chạy bằng sức gió 17

1.1.3 Những lợi ích khi sử dụng gió để sản xuất điện 17

1.2 NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI NĂNG LƯỢNG

GIÓ – TUABIN GIÓ 19

1.2.1 Tuabin gió 19

1.2.2 Máy phát điện trong tuabin gió 22

1.2.3 Gió và năng lượng trong gió 23

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 26

Chương 2: KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA TUABIN GIÓ VÀ

PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CÁNH GIÓ CỦA TUABIN TRỤC

ĐỨNG 28

2.1 KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC TUABIN GIÓ 28

2.1.1 Động lực học cánh gió tuabin 28

2.1.2 Động lực học của rotor 30

2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CÁNH GIÓ CỦA TUABIN

TRỤC ĐỨNG 32

2.2.1 Lý luận chung 32

2.2.2 Phương pháp xác định góc cánh điều khiển của tuabin gió

trục đứng 35

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 38

Chương 3: TỔNG QUAN CÁC HỆ ĐIỀU KHIỂN 39

3.1 CÁC HỆ ĐIỀU KHIỂN KINH ĐIỂN 39

3.1.1 Tổng hợp bộ điều khiển tuyến tính 39

3.1.2 Tổng hợp bộ điều khiển phi tuyến 39

3.2 LOGIC MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN MỜ 41

3.2.1 Khái quát về lý thuyết điều khiển mờ 41

3.2.2 Định nghĩa tập mờ 41

3.2.3 Biến mờ, hàm biến mờ, biến ngôn ngữ 43

3.2.4 Suy luận mờ và luật hợp thành 44

3.2.5 Bộ điều khiển mờ 47

3.2.6. Hệ điều khiển mờ lai (F-PID) 49

3.3 BỘ ĐIỀU KHIỂN THÍCH NGHI 51

3.3.1 Giới thiệu tổng quan 51

3.3.2. Tổng hợp điều khiển thích nghi trên cơ sở lý thuyết tối ưu

cục bộ (Phương pháp Gradient) 54

3.3.3 Tổng hợp hệ thống điều khiển thích nghi trên cơ sở ổn định

tuyệt đối 59

3.3.4. Tổng hợp hệ thống điều khiển thích nghi dùng lý thuyết

Lyapunov 61

3.3.5 Điều khiển mờ thích nghi 65

3.3.6 Phương pháp điều khiển thích nghi theo sai lệch 66

3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 66

ChƯơng 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁNH GIÓ

CỦA TUABIN TRỤC ĐỨNG ĐỂ ỔN ĐỊNH TỐC ĐỘ 68

4.1 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG 68

4.1.1 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ THỐNG 69

4.1.2 TỔNG HỢP HỆ THỐNG SỬ DỤNG CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN

KINH ĐIỂN 69

4.1.2.1 Tổng hợp hệ thống dùng bộ điều khiển PID kinh điển 69

4.1.2.2 Tổng hợp hệ thống dùng bộ điều khiển thích nghi kinh

điển 71

4.2 TỔNG HỢP HỆ THỐNG SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ

THÍCH NGHI 73

4.2.1 KHÁI NIỆM 73

4.2.1.1 Định nghĩa 73

4.2.1.2 Phân loại 74

4.2.1.3 Các phương pháp điều khiển thích nghi mờ 74

4.2.2 TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI ỔN ĐỊNH 76

4.2.3 TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI TRÊN

CƠ SỞ LÝ THUYẾT THÍCH NGHI KINH ĐIỂN 86

4.2.3.1 Đặt vấn đề 86

4.2.3.2 Mô hình toán học của bộ điều khiển mờ 88

4.2.4 XÂY DỰNG CƠ CẤU THÍCH NGHI THEO MÔ HÌNH

MẪU CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 94

4.2.4.1 Hệ điều khiển thích nghi theo mô hình mẫu (MRAS)

dùng lý thuyết thích nghi kinh điển 94

4.2.4.2 Điều chỉnh thích nghi hệ số khuếch đại đầu ra bộ điều

khiển mờ 96

4.2.4.3 Sơ đồ điều khiển thích nghi mờ theo mô hình mẫu

(MRAFC) 97

4.2.4.4 Sơ đồ điều khiển thích nghi mờ kiểu truyền thẳng (FMRAFC) 98

4.2.5 THIẾT KẾ KHỐI MỜ CƠ BẢN 99

4.2.5.1 Sơ đồ khối mờ 99

4.2.5.2 Định nghĩa tập mờ 99

4.2.5.3 Xây dựng các luật điều khiển “Nếu Thì” 101

4.2.5.4 Chọn luật hợp thành 103

4.2.5.5 Giải mờ 104

4.2.6 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG

BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THÍCH NGHI 104

KÊT LUÂN VA KIÊN NGHI 107