كاربرد شبيه سازي سخت افزار در حلقه جهت تست واحد كنترل الكترونيكي توربين گاز مولد قدرت

دكتري

استفاده از توربين‌هاي گازي (چه هوايي و چه صنعتي)، امروزه در بسياري از صنايع، نه تنها امري اجتناب‌ناپذير است بلكه روندي رو به رشد نيز دارد. در اين ميان، استفاده از توربين‌هاي صنعتي مولد قدرت از جايگاه ويژه‌اي در صنايع مختلف نظير قطارها، ايستگاه‌هاي پمپاژ، هواناو و ... برخوردار مي‌باشد. در نتيجه، طراحي مدار كنترل توربين، از لحاظ اهميت قابل انكار نيست زيرا سيستم‌ كنترل الكترونيكي موتورهاي توربين گاز وظيفه مهمي در تعيين مقدار سوخت مورد نياز به همراه ارضاء قيود و محدوديت‌هاي فيزيكي موتور دارد. يكي از چالش‌هاي اساسي در طراحي اين سيستم، اطمينان از صحت عملكرد و پياده سازي الگوريتم كنترل سوخت روي سخت¬افزار الكترونيكي آن با انجام تست¬هاي جامع و تكرارپذير مي¬باشد. شبيه¬سازي سخت¬افزار در حلقه، روشي كم‌هزينه، جامع و تكرارپذير براي انجام تست¬هاي مختلف روي سيستم¬هاي تعبيه‌شده مي‌باشد. در اين رساله، كاربرد شبيه¬سازي سخت¬افزار در حلقه براي تست واحد كنترل الكترونيكي يك توربين گاز مولد قدرت ارائه گرديده است. همچنين دلايل ايجاد خطا در تست¬هاي مذكور مورد بررسي قرار گرفتند. لازم به ذكر است، تاكنون نه تنها گزارشي مبني بر انجام تست سخت‌افزار در حلقه براي واحد كنترل الكترونيكي توربين گاز مولد قدرت و به ويژه موتور توربوشفت دومحوره ارائه نشده است، بلكه گزارشي نيز در مورد نحوه تحليل خطاي مربوط به تست سخت‌افزار در حلقه، عوامل ايجاد خطا و چگونگي كاستن آن تا جاي ممكن نيز در دست نيست. بنابراين انجام اين آزمايش و شبيه‌سازي به همراه تحليل خطاي آن كه هدف اصلي اين رساله مي‌باشد، از اهميت بالايي برخوردار است و نوآوري اصلي اين پروژه محسوب مي‌گردد. در ادامه اين پژوهش، از نتايج حاصل شده براي كاربرد در يك پروژه صنعتي نيز استفاده شده است. بدين منظور ابتدا با استفاده از يك مدل ديناميكي با ساختار بلوكي وينر، الگوريتم كنترل سوخت بر اساس روش مين-مكس طراحي گرديد. سپس كنترلر طراحي شده، بر روي سخت¬افزار پي¬سي104پياده‌سازي شد و براي اطمينان از كاركرد آن، در تست سخت¬افزار در حلقه مورد آزمايش قرار گرفت. در ادامه، عوامل بروز اختلاف بين تست¬هاي انجام شده مورد بررسي قرار گرفت و سهم هر كدام در ايجاد خطا تعيين گرديد. همچنين در پايان، واحد سوخت‌رسان موتور توربوشفت نيز به صورت مدل فيزيكي در حلقه تست قرار داده شد تا با نتايج حاصل از تست سخت¬افزار در حلقه¬هاي قبلي كه در آنها واحد سوخت‌رسان به صورت نرم‌افزاري بود، مقايسه گردد. نتايج حاصل از تست سخت‌افزار در حلقه در اين رساله نشان‌دهنده موفقيت پياده‌سازي كنترل‌كننده طراحي‌شده روي سخت‌افزار پي‌سي 104 مي‌باشد. همچنين از تحليل خطاي تست، اين نتيجه حاصل شد كه سهم عمده خطا، ناشي از عوامل سخت‌افزاري و گسسته‌سازي كنترلر مي‌باشد كه با تحليل صحيح آنها، خطاي مزبور مي‌تواند كاسته شود.

193341

دانشگاه علم و صنعت ايران

ارتعاشات، كنترل و ديناميك

دكتر مرتضي منتظري