طراحي كنترل كننده پيش بين غيرخطي براي بهينه سازي در شبكه گاز طبيعي

دكتري تخصصي

در شبكه‌هاي خط لوله انتقال گاز، براي كمينه¬كردن مصرف سوخت ايستگاه‌هاي تقويت فشار و رعايت قيود شبكه، بايد نقاط تنظيم كمپرسورها به دقت محاسبه شوند. در عمل، تقاضاي واقعي مصرف¬كننده¬ها داراي نوساناتي نسبت به مقادير پيش¬بيني شده دارد و در نتيجه استفاده از يك كنترل¬كننده مناسب به منظور كمينه¬كردن مصرف سوخت و همچنين مديريت نوسانات شبكه، اجتناب¬ناپذير است. كنترل پيش¬بين مدل، يك انتخاب مناسب براي سيستم‌هاي داراي تاخير طولاني مانند شبكه‌هاي گاز مي‌باشد. در اين رساله، رهيافتي نوين بر اساس الگوريتم‌هاي هوشمند و سه تابع اساسي براي مدل¬كردن حالت گذراي شبكه خط لوله انتقال گاز پيشنهاد مي‌شود. با استفاده از راهبرد پيشنهادي، هر تك لوله را مي‌توان به صورت جداگانه تحليل كرد كه اين امر باعث افزايش سرعت تحليل مي‌گردد. همچنين، دو رهيافت كنترلي براي كنترل پيش¬بين مدل غيرخطي پلنت شبكه گاز پيشنهاد مي‌شود. كنترل شبكه در دو مرحله حلقه باز و حلقه بسته صورت مي¬پذيرد. در مرحله حلقه باز، با فرض مشخص¬بودن ميزان تقاضاي مصرف¬كننده¬هاي شبكه، مصرف سوخت ايستگاه تقويت فشار بهينه شده و فشار خروجي به عنوان مسير مرجع در مرحله حلقه بسته مورد استفاده قرار مي¬گيرد. بدين منظور رهيافتي نوين بر اساس الگوريتم‌هاي فراابتكاري براي بهينه-سازي شبكه خطوط لوله گاز در شرايط تماما گذرا پيشنهاد مي‌شود. بهينه¬سازي با يك رويه سرراست در هر نمونه زماني انجام مي¬شود كه نسبت به بهينه¬سازي شبه-گذرا، منجر به پاسخ‌هاي دقيق¬تري است. در رهيافت اول، يك شبكه عصبي چند لايه براي مدل¬كردن شبكه خط لوله گاز به عنوان پلنت در حالت گذرا به كار مي‌رود و يك الگوريتم بهينه¬سازي هوشمند براي كمينه¬كردن خطاي كنترلي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در رهيافت دوم به جاي استفاده از بهينه¬ساز هوشمند از يك شبكه عصبي، براي كنترل پلنت استفاده مي¬شود. قدرت پيش¬بيني شبكه عصبي به منظور پيش¬بيني خروجي پلنت در يك افق پيش¬بين به كار مي‌رود. در ابتدا شبكه عصبي به صورت برون-خط آموزش مي‌بيند و وزن‌ها و باياس‌هاي آن به عنوان مقادير اوليه در آموزش بر-خط به كار خواهند رفت. راهبرد پيشنهادي از دو مرحله اصلي تشكيل شده است. در مرحله اول، نقاط تنظيم كمپرسور‌ها به صورت حلقه باز با در نظر گرفتن دبي پيش-بيني شده، در طول افق پيش¬بين، بهينه مي‌شوند و فشار‌هاي خروجي بدست آمده به عنوان مسيرهاي مرجع براي سيستم كنترل حلقه بسته انتخاب مي‌شوند. در مرحله دوم، كنترل¬كننده براي جبران نوسانات تقاضاي مصرف¬كننده¬ها اعمال مي‌شود. نتايج عددي، دقت و مقاوم بودن كنترل¬كننده‌هاي پيشنهادي در حضور نوسانات دبي مصرف¬كننده¬ها، نويز و عدم قطعيت‌ها را تاييد مي‌كند.

195326

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر اسماعيل خان ميرزا

طراحي كاربردي

دكتر رضا معدوليت