کنترل زاویه گام یک توربین بادی توان بالا توسط کنترل کننده PID مرتبه کسری بهینه

در این مقاله، کنترل کننده تناسبی، انتگرال گیر و مشتق گیر مرتبه کسری (PID مرتبه کسری) بهینه برای کنترل زاویه گام توربین بادی از نوع فراساحلی با توان ۵ مگاوات پیشنهاد شده است. این کنترل کننده، در سرعت هایی که بیش از سرعت نامی توربین باشد، فعال می شود تا با تنظیم زاویه حمله پره های توربین بادی، سرعت زاویه ای ژنراتور و در نتیجه توان توربین را در مقادیر نامی نگاه دارد. از طرفی چون نامعینی در مدل برای کاربردهای واقعی اجتناب ناپذیر است، کنترل کننده پیشنهادی نیاز به دانستن مدل توربین ندارد. برای یافتن متغیرهای کنترل کننده PID مرتبه کسری، تابع هدفی مرکب پیشنهاد شده است که حاصل جمع قدر مطلق سیگنال خطا و قدر مطلق نرخ سیگنال کنترلی در سه سرعت باد مختلف در ابتدا، میانه و انتهای بازه خواهد بود. بدین ترتیب، کنترل کننده طراحی شده قادر خواهد بود تا در تمام سرعت های باد، عملکرد مطلوبی داشته باشد و نیاز به کنترل کننده های پیچیده و غیرخطی را مرتفع سازد. تابع هدف تعریف شده، توسط سه الگوریتم تکامل تفاضلی، الگوریتم کرم شب تاب و الگوریتم ازدحام ذرات مورد کمینه سازی قرار می گیرد. در ادامه برای ارزیابی قوام کنترل کننده PID مرتبه کسری طراحی شده و مقایسه آن با کنترل کننده PID مرتبه صحیح بهینه، توربین بادی تحت پروقیل های باد با سرعت ها و نوسانات مختلف قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که کنترل کننده PID مرتبه کسری عملکرد و قوام بهتری در تنظیم کردن سرعت و توان ژنراتور نسبت به کنترل کننده PID مرتبه صحیح بهینه از خود نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

Wind turbine ، Pitch Control ، Fractional order controller ، Differential Evolution (DE) ، Firefly Algorithm (FA) ، Particle Swarm Optimization (PSO) ، توربین بادی ، کنترل زاویه گام پره های توربین ، کنترل کننده مرتبه کسری ، الگوریتم تکامل تفاضلی ، الگوریتم کرم شبتاب ، الگوریتم ازدحام ذرات