دراسة ومعالجة آثار التأخير الزمني غير المحدد في نظم التحكم الشبكية

اسم الباحث:م. محمد مرهف بشار النيفاوي

عنوان البحث:دراسة ومعالجة آثار التأخير الزمني غير المحدد في نظم التحكم الشبكية

عنوان البحث باللغة الانكليزية :Study and Manipulate the Effects of Uncertain Time-Delay in Networked Control Systems

اسم المشرف :د.م. بسيم عمران-د.م. جمانا دياب

العام:2022

القسم:هندسة التحكم الآلي والحواسيب

الملخص:يؤثر التأخير الزمني سلباً على أداء أنظمة التحكم الشبكية ويؤدي إلى الاهتزاز وعدم الاستقرار في الاستجابة التحكمية، ويكون التأخير الزمني ثابتاً أو متغيراً أو غير محدد. تتعرض نظم القدرة الكهربائية الموزعة على مساحات جغرافية واسعة لمجموعة من العوامل تؤثر على استقرارها، ومن أهمها التأخيرات الزمنية بين أنظمتها الفرعية.

تعرض هذه الأطروحة طريقة جديدة تعتمد على مجموعة من الخطوات التحكمية للتقليل من الحساسية العالية التي يعاني منها متنبئ سميث في أنظمة التأخير الزمني، ناتجة عن عدم التطابق بين نموذج العملية ونموذج النظام، إذ يتم عادة تقليل الحساسية باستخدام مرشح ضمن بنية متنبئ سميث. كما تعتمد على نموذجين مضطربين للنظام يمثلان مجالاً من الانحراف عن نموذج العملية، وتصميم مرشح معدل وفق دراسة تحكمية متكاملة. بينت المحاكاة الحاسوبية باستخدام برنامج MATLAB تحسن الحساسية بشكل ملحوظ، والتأكد من فعالية المرشح المقترح بمقارنة المتحكم التناسبي التكاملي PI مع متنبئ سميث مفلتر ومتحكم PI مع متنبئ سميث باستخدام المرشح المقترح.

بالإضافة إلى تطبيق أسلوب نمذجة مرن لنظام التحكم الشبكي المستمر والمتقطع المؤلف من n نظاماً فرعي في فضاء الحالة. إذ تربط بين أنظمته الفرعية علاقة خطية مع وجود التأخيرات الزمنية غير المحددة بين عناصر الشبكة التحكمية، بالإضافة إلى تصميم متحكم تربيعي خطي يهدف إلى الحد من تأثير التأخير الزمني السلبي على استقرار نظام القدرة الكهربائية. وطبقت الدراسة على نظام شبكي للقدرة الكهربائية مؤلف من ثلاث مجموعات توليد موزعة على ثلاث مناطق جغرافية منفصلة. بينت المحاكاة الحاسوبية باستخدام MATLAB تحسناً ملحوظاً في استقرار النظام الشبكي المستمر والمتقطع من خلال سرعة إخماد الاهتزازات في النظام، وإمكانية استقرار النظام عند حدود معينة للتأخير الزمني.

كما تم التوصل لخوارزمية مقترحة لتخمين قيمة التأخير الزمني غير المحدد التي تبقي على النظام الشبكي المستمر أو المتقطع بحالة استقرار. والتأكد من فعالية ودقة الخوارزمية من خلال تطبيقها على نظام القدرة الكهربائية المستمر والمتقطع، بالإضافة لمقارنتها مع غيرها من الخوارزميات. إذ أنها تمثل القيمة الأكبر، وهو الهدف المطلوب من جعل مجال الاستقرار للنظام التحكمي الذي يعاني من تأخير زمني غير محدد أكبر ما يمكن. والتوصل لقيمة دقيقة (9 خانات بعد الفاصلة)، مقارنة بغيرها من الخوارزميات (3 أو 4 خانات كحد أقصى).

الكلمات المفتاحية: معوض سميث المفلتر، نظم التحكم الشبكية المستمرة، نظم التحكم الشبكية المتقطعة، التأخير الزمني غير المحدد، نظم القدرة الكهربائية، المتحكم التربيعي الخطي، فضاء الحالة، التحكم الاشرافي.

التحميل