این فایل حاوی جزوه آموزشی بررسی و آموزش مراحل آماده سازی شتاب نگاشت ها برای تحلیل دینامیکی سازه ها به روش آنالیز لحظه به لحظه و طیفی می باشد که به صورت فرمت PDF در 32 صفحه در اختیار شما عزیزان قرار گرفته است، در صورت تمایل می توانید این محصول را از فروشگاه خریداری و دانلود نمایید.
فهرست
تعیین مشخصات سازه ای و مشخصات ساختگاه
انتخاب و ویرایش شتاب نگاشت ها
مقیاس سازی شتاب نگاشت ها
تصویر محیط برنامه
دانلود مقاله تحلیل مسائل استاتیکی و دینامیکی در ژئو تکنیک به کمک المانهای نامحدود
نوع فایل : PDF
تعداد صفحات : 9
شرح محتوا
تاثیر گسترش بستر در تحلیل سازه های ژئومکانیکی بحدی است که این بستر عموما بعنوان یک محیط نامحدود تلقی می گردد . دقت نتایج به دست آمده از روش اجزا ء محد ود معمول برای تحلیل چنین مسائلی شدیدا بستگی به فاصله مرزها ، نوع، وبعد شبکه اجزاء محدود دارد و منجمله انتخاب اختیاری محل مرزهای شبکه ممکن است به خطاهای بزرگی در نتایج منجر گردد . برای کاهش هر چه بیشتر این خطاها از مدل المانهای نامحدود در مرزهای شبکه مع رفی می گردد .این المانها به همراه المانهای محدود معمول ابزار نسبتًًا قوی و کار آمدی در تحلیل پهنه های نامحدود می باشند .لذا مدل پیششنهادی جدید به المانهای محدود -نامحدود موسوم است . در این مقاله به اختصار به جمع بندی و فرمول بندی المانهای نامحدود در دو بعد مسائل استاتیک و دینامیک اشاره شده و سپس بر اساس مدل پیشنهادی مثال های عددی درتحلیل مسائل استاتیک ودینامیک ارائه می شود . نتایج به دست آمده با روش اجزاء محدود معمولی مقایسه می گردند. نشان داده میشود که این تکنیک از کارائی خوبی برای تحلیل مسائل در ژئوتکنیک برخوردار است.
المان محدود، نامحدود، استاتیک، دینامیک، ژئوتکنیک
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه15
واقعیت مفهوم بارورسازی دینامیکی عبارت است از بارورسازی ابرهای ابر سرد با مقادیر کافی هسته یخ یا خنک کننده به منظور انجماد سریع ابر،به علت بارورسازی،آب مایع ابر سرد به ذرات یخ تبدیل می شود،گرمای نهان را آزاد می کند.و شناوری را افزایش داده و بدین طریق حرکت صعودی ابر را تقویت می کند.در شرایط مناسب باعث رشد بیشتر ابر بخار آب بیشتر و بازده بیشتر بارندگی می شود.علاوه بر آن ،ایجاد بارندگی ممکن است سبب حرکت نزولی شدیدتر و فعل و انفعال با محیط همرفت فعال تری را ایجاد کند.
مفهومم بارورسازی دینامیکی اولین بار توسط سیمپسون در 1967 محک زده شد.فرضیه زنجیره وقایع در این آزمایشهای اولیه توسط وودلی و همکاران در 1982 تشریح و خلاصه شد.تعداد کمی از مراحل فرض شده در زنجیره وقایع در آزمایشهای گذشته بررسی یا تایید و توسط مدلهای عددی اثبات شده است.مشاهدات تجربی ،انجماد سریع ابرهای بارور شده را نشان داده اند و شواهدی دال بر رشد ابر به ارتفاعات بالاتردر نتیجه بارورسازی دینامیکی ارائه گردیده است بدلیل مشکل اندازه گیری و مستند کردن زنجیره واکنش های فرضی،آزمایشات اولیه شامل آزمایش FACE-1 و FACE-2 در زمره آزمایشات نوع جعبه سیاه قرار گرفته است
بعد از برخی نتایج دلگرم کننده اولیه،این مفهوم در بسیاری از پروژه ها بررسی شده است.نتایج آزمایشهای تگزاس نشان داد که بارورسازی با یدید نقره ارتفاع ابر را تا حدود 7% نواحی را تا 43% افزایش داد.با وجود این نتایج دلگرم کننده ،آنها سوالات جدیدی را نیز مطرح کردند.افزایش در ارتفاع قله ابر بطور قابل توجهی کمتر از فرضیه های اصلی یا یافت شده در آزمایشهای اولیه می باشد
در واکنش به این یافته ها فرضیه اولیه به منظور توضیح عدم افزایش در ارتفاع قله ابرهای بارور شده را تعدیل کردند.زمانی که یک ابر بارور نشده بتواند 5 مرحله شامل مرحله رشد کومه ای،مرحله باران ابر سرد ،مرحله بارندگی قله ابر ،مرحله حرکت نزولی و مرحله پراکندگی طی کند،ابرهای بارور شده چندین مرحله بیشتر سپری می کنند.دو مرحله اول همان مراحل قبلی هستند،مرحله سوم اثرات اولیه بارورسازی را بروز می دهد،و مرحله یخی شدن نام دارد.این مرحله همچنین شامل انجماد قطرات باران است که بعدا منجر به مرحله تخلیه می شود.
ادامه مراحل بعدی شامل مرحله نزول و ادغام،مرحله کومولونیمبوس رشد یافته و در پایان مرحله همرفتی پیچیده است.در مواردی که شناوری در مرحله یخی شدن نتواند آب را حمل کند پراکندگی رخ می دهد.
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه105
فصل هفتم
بررسی تجزیه و تحلیل و طراحی بار دینامیکی:
1-7) مقدمه:
یک راه حل دقیق و ساده برای پاسخ یک سیستم مکانیکی به بارهای دینامیکی تنها زمانی است که سیستم شامل یک ترتیب ساده از توده ها و فنرها باشد و همچنین زمانی که تغییرات زمانی بار یک ساختار ریاضیاتی آسان باشد ساختارهای حقیقی و بارگذاری های حقیقی اغلب این شرایط را برآورده نمی کنند. به همین دلیل لازم است که در بسیاری از مسائل دینامیک ساختاری هم ساختار و هم بارگذاری مورد توجه قرار گیرد. شیوه های تئوری که در فصل 3 تا 6 آورده شده است این کار را امکان پذیر می سازد. این فصل با شیوه ها یی سرو کار دارد که می توان از آنها استفاده بهینه و کامل کرد. به عنوان یک مثال از مشکلاتی که موجود می باشد
می خواهیم که یکی از ساختارهای ساده را در نظر بگیریم: یک شعاع پشتیبان شده ساده – به دلیل تودة توزیع شده و گسترش یافته شعاع یک رقم نامحدود از ارقام آزادی (Freedom) دارد. وضوحا ساختار باید تنها با در نظر گرفتن مقدار کمی از این ارقام بهینه سازی شود. خوشبختانه بهینه سازی می تواند در بسیاری از موارد بدون ایجاد اشتباهات بزرگ در راه حل گسترش یابد: تنها نمای اول نیاز به درنظر گرفتن دارد و سیستم می تواند توسط یک تودة متمرکز شده که توسط یک فنر پشتیبانی می شود نشان داده شود. سپس راه حل نسبتا ساده خواهد شد. هنگامی که دینامیک بهینه سازی شده روی ساختارها بارگذاری می شوند، دو ساده سازی معمولا مورد نیاز است؛ اولی شامل گسترش ژئومتری بار روی ساختار است. اگر برای اهداف تجزیه و تحلیل تودة سیستم متمرکز شده در نقاط خاصی باشد، بارها باید در نقاط مشابهی به کار برده شوند. این مورد نیازمند تغییراتی در بزرگی بارها است. مورد ساده سازی دوم شامل تغییر زمان بار است؛ اگر یک شیوة رقمی برای بررسی به کار برده شود، بهینه سازی این تابع یا ساختار لازم نیست زیرا هرگونه تغییر می تواند بدست گرفته شود. اگر چه اگر یک راه حل مستقیم مورد نظر باشد،منحنی زمان و بار باید به عنوان یک عبارت ریاضیاتی ساده در نظر گرفته شود که ممکن است تنها بارگذاری حقیقی را تخمین و برآورد کند.
2-7) سیستم های ایده آل شده:
شکل 1-7 سه ساختار ساده را به همراه سیستم های دینامیکی معادل یا ایده آل شده نشان می دهد که ممکن است این ساختارها برای بررسی و تجزیه تحلیل مورد استفاده قرار گیرند. در هر مورد، ساختار توسط یک ترتیب از توده ها ی متمرکز شده که با فنرها پشتیبانی و متصل شده اند نشان داده می شود. سیستم های معادل رقم محدودی از ارقام آزادی دارند و بنابراین می توانند با موردهای مربوط بررسی شوند. ارقام آزادی باید با نماهای مهم ساختار حقیقی مطابقت داشته باشند. تحلیل گران معمولا به انحراف ساختار علاقه مند هستند و بنابراین انتخاب سیستم معادل مانند سیستمی که در آن انحرافات توده های متمرکز شده همانند با آنهایی هستند که نقاط خاصی روی ساختاری حقیقی دارند مورد نظر است.
است همیشه انحراف ها مرتبط با فشارها باشند. در شیوه های مختلف انحرافات ماکسیمم ارائه شده معمولا تعیین می شوند اما باید توجه شود که این ها می توانند در واقع تبدیل به فشارهای ماکسیمم شوند این فشارها در اشتباه با میزانی است که می تواند توسط نماهای نادیده گرفته شدة تغییر توزیع شوند. در شکل a1-7 شعاع حفاظت شده که مورد هدف یک بار دینامیکی توزیع شدة یکنواخت است با نمای سیستم معادل نشان داده شده است. این سیستم به طوری انتخاب شده است که انحراف از یک تودة متمرکز شده در تمامی زمان ها برابر با انحراف دورة میانی شعاع حقیقی است. با نادیده گرفتن نماهای بالاتر، این مورد ممکن است انجام شود البته در صورتی که پارامترهای معادل Pe، Me و Ke مطابق با روابط انرژی خاصی مانند آنچه که در بخش 6-7 توصیف شد تعیین شوند. واضح است که انحراف پایدار و فرکانس طبیعی سیستم معادل باید مشابه ساختار واقعی باشند. اگر شعاع تحت تغییر شکل ارتجاعی به پیش رود، فنر نیز باید ویژگی های ارتجاعی داشته باشد. دوباره تنها با در نظر گرفتن نمای بنیادی، پایداری یا مقاومت شعاع واقعی یا سیستم معادل ممکن است در شرایط جابجایی بیان شود. در میزان ارتجاعی مقاومت با رابطه های زیر ارائه می شود: (1-7) و (2-7) که برای سیستم معادل ارائه می شود. اگر تغییر شکل ارتجاعی در نظر گرفته شود ساختار مقاومت کامل ممکن است هر یک از سه منحنی نشان داده شد و در شکل a2-7 باشد. منحنی A مطابق با یک مادة شکننده است در حالی منحنی B می تواند برای یک ساختار که از مادة انعطاف پذیر تشکیل شده است به کار رود مانند استیل یا فولاد برای منحنی یا مقاومت در بالای میزان خاصی از انحراف کاهش می یابد.
این معمولا یکی از خواص ماده نیست بلکه با ترکیبی از فشار مستقیم و خم شدگی در عضو ایجاد می شود که توسط مقاومت یا تاب برداشتگی ارتجاعی ایجاد می شود. تابع یا ساختار مقاومت برای اکثر ساختارها که در این قسمت بحث شد می تواند با منحنی که در شکل b2-7 آورده شده است بهینه سازی شود. ساختار مقاومت سیستم دینامیک معادل شکل مشابهی ارائه می دهد. سیستم های معادل برای چهارچوب های ساختمانی که مورد هدف بارهای دینامیکی جانبی هستند در شکل b1-7 و c نشان داده شده اند. از آنجایی که کف ها و سقف ها به عنوان اجسام سخت و محکم عنوان می شوند و از آنجایی که اغلب توده های ساختمانی در این سطوح واقع می شوند، توده های متمرکز شدة سیستم معادل در نقاط مشابهی واقع می شوند. ستون ها ممکن است با فنرها به توده ها متصل شوند. یک توضیح مفصل از شیوه هایی که توسط آنها سیستم های معادل تقریبی انتخاب می شوند در بخش 5-7 آورده شده است. اگرچه شیوه های ساده تر شدة بررسی های دینامیکی برای چنین سیستم هایی اول بحث خواهد شد. انتخاب پارامترهای معادل تیر پس از این توضیحات معنی بیشتری خواهد داشت.
اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخلPSSها و اثبات برتری آن بر روش کلاسیک در 152 صفحه فایل ورد قابل ویرایش
فهرست
چکیده
فصل اول – مقدمه
۱-۱- پیشگفتار ۴
۱-۲- رئوس مطالب ۷
۱-۳- تاریخچه ۹
فصل دوم : پایداری دینامیکی سیستم های قدرت
۲-۱- پایداری دینامیکی سیستم های قدرت ۱۶
۲-۲- نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت ۱۷
۲-۳- مدلسازی سیستمهای قدرت تک ماشینه ۱۸
۲-۴- طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) ۲۳
۲-۵- مدلسازی سیستم قدرت چند ماشینه ۲۷
فصل سوم: کنترل مقاوم
۳-۱-کنترل مقاوم ۳۰
۳-۲- مسئله کنترل مقاوم ۳۱
۳-۲-۱- مدل سیستم ۳۱
۳-۲-۲- عدم قطعیت در مدلسازی ۳۲
۳-۳- تاریخچه کنترل مقاوم ۳۷
۳-۳-۱- سیر پیشرفت تئوری ۳۷
۳-۳-۲- معرفی شاخه های کنترل مقاوم ۳۹
۳-۴- طراحی کنترل کننده های مقاوم برای خانواده ای از توابع انتقال ۴۵
۳-۴-۱- بیان مسئله ۴۵
۳-۴-۲- تعاریف و مقدمات ۴۶
۳-۴-۴-تبدیل مسئله پایدارپذیری مقاوم به‌یک مسئله Nevanlinna–Pick ۵۰
۳-۴-۵- طراحی کنترل کننده ۵۳
۳-۵- پایدار سازی مقاوم سیستم های بازه ای ۵۵
۳-۵-۱- مقدمه و تعاریف لازم ۵۵
۲-۵-۳- پایداری مقاوم سیستم های بازه ای ۵۹
۳-۵-۳- طراحی پایدار کننده های مقاوم مرتبه بالا ۶۴
فصل چهارم : طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت
۴-۱- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت ۶۷
۴-۲- طراحی پایدار کننده های مقاوم به روش Nevanlinna – Pick ۶۹
برای سیستم های قدرت تک ماشینه ۶۹
۴-۲-۱- مدل سیستم ۶۹
۴-۲-۲- طرح یک مثال ۷۱
۴-۲-۳ – طراحی پایدار کننده مقاوم به روش Nevanlinna – Pick ۷۳
۴-۲-۲- بررسی نتایج ۷۷
۴-۲-۵- نقدی بر مقاله ۷۸
۴-۳- بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت چند ماشینه ۸۳
۴-۳-۱- مدل فضای حالت سیستم های قدرت چند ماشینه ۸۳
۴-۳-۲- مشخصات یک سیستم چند ماشینه ۸۶
۴-۳-۳-طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت ۹۰
۴-۳-۴- پاسخ سیستم به ورودی پله ۹۳
۴-۴- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه ۹۵
۴-۴-۱- اثر تغییر پارامترهای بر پایداری دینامیکی ۹۵
۴-۴-۲- مدلسازی تغییر پارامترها به کمک سیستم های بازه ای ۱۰۱
۴-۴-۳-پایدارسازی مجموعه‌ای ازتوابع انتقال به کمک تکنیک‌های‌بهینه سازی ۱۰۵
۴-۴-۴- استفاده از روش Kharitonov در پایدار سازی مقاوم ۱۰۶
۴-۴-۵- استفاده از یک شرط کافی در پایدار سازی مقاوم ۱۱۰
۴-۵- طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم قدرت چندماشینه (۲) ۱۱۰
۴-۵-۱- جمع بندی مطالب ۱۱۰
۴-۵-۲-طراحی پایدار کننده های‌مقاوم بر اساس مجموعه‌ای از نقاط کار ۱۱۱
۴-۵-۳- مقایسه عملکرد PSS کلاسیک با کنترل کننده های جدید ۱۱۳
۴-۵-۴- نتیجه گیری ۱۱۵
فصل پنجم : استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله
۵-۱- استفاده از ورش طراحی جدید در حل چند مسئله ۱۲۱
۵-۲- طراحی PSSهای مقاوم به منظور هماهنگ سازی PSS ها ۱۲۲
۵-۲-۱- تداخل PSSها ۱۲۲
۵-۲-۲- بررسی مسئله تداخل PSSها در یک سیستم قدرت سه ماشینه ۱۲۴
۵-۲-۳- استفاده از روش طراحی بر اساس چند نقطه کار در هماهنگ ۱۲۶
انتخاب مجموعه مدلهای طراحی ۱۲۷
۵-۲-۴-مقایسه‌عملکرد دو نوع پایدار کننده به کمک شبیه سازی کامپیوتری ۱۳۰
۵-۳- طراحی کنترل کننده های بهینه ( فیدبک حالت ) قابل اطمینان برای سیستم قدرت ۱۳۲
۵-۳-۱) طراحی کننده فیدبک حالت بهینه ۱۳۲
تنظیم کننده های خطی ۱۳۳
۵-۳-۲-کاربرد کنترل بهینه در پایدار سازی سیستم های قدرت چند ماشینه ۱۳۴
۵-۳-۳-طراحی کنترل بهینه بر اساس مجموعه‌ای از مدلهای سیستم ۱۳۶
۵-۳-۴- پاسخ سیستم به ورودی پله ۱۴۰
فصل ششم : بیان نتایج
۶-۱- بیان نتایج 152
توسعه شبکه های قدرت نوسانات خود به خودی با فرکانس کم را، در سیستم به همراه داشته است. بروز اغتشاش هایی نسبتاً کوچک و ناگهانی در شبکه باعث بوجود آمدن چنین نوساناتی در سیستم می شود. در حالت عادی این نوسانات بسرعت میرا شده و دامنه نوسانات از مقدار معینی فراتر نمی رود. اما بسته به شرایط نقطه کار و مقادیر پارامترهای سیستم ممکن است این نوسانات برای مدت طولانی ادامه یافته و در بدترین حالت دامنه آنها نیز افزایش یابد. امروزه جهت بهبود میرایی نوسانات با فرکانس کم سیستم، در اغلب شبکه های قدرت پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) به کار گرفته می شود.
این پایدار کننده ها بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایتِ سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند. بنابراین ممکن است با تغییر پارامترها و یا تغیر نقطه کار شبکه، پایداری سیستم در نقطه کار جدید تهدید شود.
موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترهای بر پایداری
سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پایدار کردن
مجموعه ای از مدلهای سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.
افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی، توسعه سیستم های قدرت را بدنبال داشته است بطوریکه امروزه برخی از سیستم های قدرت در جغرافیایی به وسعت یک قاره گسترده شده اند. به موازات این توسعه که با مزایای متعددی همراه است، در شاخه دینامیک سیستم های قدرت نیز مانند سایر شاخه ها مسائل جدیدی مطرح شده است. از جمله این مسائل می توان به پدیده نوسانات با فرکانس کم، تشدید زیر سنکرون (SSR)، و سقوط ولتاژ اشاره کرد.
پدیده نوسانات با فرکانس کم در این میان از اهمیت ویژه ای برخوردار است و در بحث پایداری دینامیکی سیستم های قدرت مورد توجه قرار می گیرد. بروز
اغتشاش های مختلف در شبکه، انحراف سیستم از نقطه تعادل پایدار را به دنبال دارد، در چنین وضعیتی به شرط اینکه سنکرونیزم شبکه از دست نرود، سیستم با نوسانات فرکانس کم به نقطه تعادل جدید نزدیک می شود. هنگامی که یک ژنراتور به تنهایی کار می کند، نوسانات با فرکانس کم به دلیل میرایی ذاتی به شکل نسبتاً قابل قبولی میرا می شوند. اما کاربرد برخی از المان ها مانند تحریک کننده های سریع، با اثر دینامیک قسمت های مختلف شبکه ممکن است باعث تزریق میرایی منفی به شبکه شود، به طوریکه نوسانات فرکانس کم شبکه به شکل مطلوبی میرا نشده و یا حتی از میرایی منفی برخوردار شوند. بدیهی است افزایش میرایی مودهای الکترومکانیکی سیستم در چنین وضعیتی می تواند به عنوان یک راه حل مورد استفاده قرار گیرد. بر این اساس پایدار کننده های سیستم قدرت (PSS) بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایت طراحی شده و در محدوده وسیعی به کار گرفته می شوند. از دید تئوری کنترل، پایدار کننده های فوق در واقع یک کنترل کننده کلاسیک با تقدیم فاز[۱] می باشد که بر اساس مدل خطی سیستم در یک نقطه کار مشخص طراحی می شوند.
همراه با پیشرفت های چشمگیری در تئوری سیستم ها و کنترل، روش های جدید برای طراحی پایدار کننده های سیستم قدرت ارائه شده است، که به عنوان نمونه می توان به کنترل کنده های طرح شده بر اساس تئوری های کنترل تطبیقی، کنترل مقاوم، شبکه های عصبی مصنوعی و کنترل فازی اشاره کرد [۵-۱]. در همه این روش ها سعی بر اینست که نقایص موجود در طراحی کلاسیک مرتفع شده به طوریکه کنترل کننده به شکل موثرتری بر پایداری سیستم و بهبود میرایی نوسانات اثر گذارد.
روش های کنترل مقاوم، که در این پایان نامه مورد توجه است به شکل جدی از اوایل دهه هشتاد (۱۹۸۰) مطرح شد و خود به شاخه های متعددی تقسیم می شود. قبل از هر توضیحی درباره کنترل مقاوم نخست به بیان مفهوم عدم قطعیت در مدل می پردازیم. در کنترل کلاسیک طراحی بر اساس مدل مشخصی از سیستم صورت می گیرد. مدل سیستم تنها یک تقریب از دینامیک های واقعی سیستم است. حذف دینامیک های سریع به منظور ساده سازی، تغییر مقادیر پارامترهای مدل به دلایل مختلف از منابع ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم ها می باشد. بنابراین بدلیل وجود چنین عدم قطعیت هایی در مدلسازی ، اهداف مورد نظر طراح ممکن است توسط کنترل کننده های طرح شده بر اساس مدل تحقق نیابند.
به منظور رفع این مشکل در کنترل مقاوم بر اینستکه عدم قطعیت های حائز اهمیت موجود در مدل، در طراحی کنترل کننده لحاظ شوند. معمولاً مدلسازی عدم قطعیت در اکثر شاخه های کنترل مقاوم خانواده ای از سیستم ها را بوجود می آورد، حال کنترل کننده مقاوم بایستی چنان طرح شود که برای هر یک از اعضاء این خانواده اهداف مورد نظر در طراحی برآورده شود.
موضوع این پایان نامه طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت است، به قسمی که پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترها و تغییر شرایط نقطه کار تضمین شود. در این راستا ابتدا به مطالعه اثر تغییر پارامترها بر پایداری سیستم های قدرت تک ماشینه و چند ماشینه پرداخته می شود. سپس دو روش طراحی کنترل کننده های مقاوم تشریح شده، و در مسئله مورد مطالعه به کار گرفته می شوند. سرانجام ضمن نقد و بررسی این روش ها، یک روش جدید برای طراحی PSS ارائه می شود. در این روش مسئله طراحی پایدار کننده مقاوم به مسئله پاردار کردن مجموعه ای از مدل های سیستم در نقاط کار مختلف تبدیل می شود. این مسئله نیز به یک مسئله استاندارد بهینه سازی تبدیل شده و با استفاده از روش های برنامه ریزی غیر خطی حل می گردد. سرانجام کارایی روش فوق در طراحی پایدار کننده های مقاوم برای یک سیستم قدرت چند ماشینه در دو مسئله مختلف (اثر تغییر پارامترها بر پایداری دینامیکی و تداخل PSS ها) تحقیق شده و برتری آن بر روش کلاسیک به اثبات می رسد.
بخش بعدی این فصل به بررسی تحقیقات انجام شده در زمینه طراحی پایدار کننده های مقاوم سیستم های قدرت اختصاص داده شده است.
در فصل دوم نخست به بیان مفاهیم اساسی در پایداری دینامیکی، و تشریح پدیده نوسانات با فرکانس کم در سیستم های قدرت پرداخته می شود. مدلسازی سیستم تک ماشینه به منظور مطالعه پدیده نوسانات با فرکانس کم، و روش طراحی PSS به کمک این مدل در قسمت های بعدی این فصل صورت می گیرد. در بخش آخر فصل نیز مدلسازی سیستم های قدرت چند ماشینه و نکات مربوط به آن مورد بررسی قرار می گیرد.
در فصل سوم ابتدا صورت مسئله کنترل مقاوم به طور کامل تشریح می شود. سپس به تاریخچه کنترل مقاوم و سیر پیشرفت برخی از شاخه ای آن پرداخته می شود. در پایان فصل طی دو بخش جداگانه به توضیح روش های – Pick Nevanlinna و Kharitonov که در ادامه مورد استفاده قرار می گیرند، می پردازیم.
طراحی کنترل کننده مقاوم با استفاده از روش – Pick Kharitonov برای سیستم قدرت تکماشینه و نقد و بررسی یک مقاله در این زمینه در ابتدای فصل چهارم (بخش (۴-۲)) صورت می گیرد. در بخش (۴-۳) پس از بدست آوردن معادلات فضای حالت برای سیستم های قدرت چند ماشینه، به بررسی پایداری دینامیکی یک سیستم سه ماشینه در نقاط کار مختلف و طراحی PSS در یک نقطه کار ناپایدار می پردازیم. در بخش (۴-۴) اثر تغییر پارامترها بر پایداری این سیستم مطالعه شده و روش Kharitonov جهت طراحی پایدار کننده های مقاوم مورد استفاده قرار می گیرد. در بخش (۴-۵) به ارائه یک روش جدید که با الهام از روش Kharitonov شکل گرفته است، می پردازیم. سپس این روش به منظور طراحی یک کنترل کننده مقاوم که در محدوده وسیعی از تغییر شرایط نقطه کار پایداری سیستم را تضمین می کند، به کار گرفته می شود.
در فصل پنجم ابتدا روش فوق در حل مسئله تداخل PSS ها مورد استفاده قرار
می گیرد. سپس به طراحی کنترل کننده های فیدبک حالت بهینه بر اساس مجموعه ای از مدلهای سیستم، و پاره ای نکات در این زمینه می پردازیم.
فصل ششم نیز به یک جمع بندی کلی از پایان نامه و بیان نتایج اختصاص داده شده است.
بررسی همه کارهای انجام شده در جهت بهبود پایداری دینامیکی سیستم های قدرت حتی به صورت مختصر، به دلیل مطالعات و تحقیقات متعددی که در این زمینه صورت گرفته است، گزارش مفصلی را طلب می کند.در این زیر بخش ضمن اشاره مختصر به شاخه های مهم تحقیق، کارهای انجام شده بر اساس شاخه کنترل مقاوم را مرور خواهیم کرد.
با بروز نا پایداری دینامیکی در سیستم های قدرت تحقیقات گسترده ای در این زمینه آغاز شد. مفاهیم اساسی پایداری دینامیکی برای ژنراتور سنکرون متصل به شین بینهایت، اولین بار توسط Demello و Concordia به شیوه ای زیبا در سال ۱۹۶۹ بیان شد . در این مقاله با معرفی مفاهیم گشتاورهای سنکرون کننده و میرا کننده اثر پارامترهای مختلف سیستم و شرایط نقطه کار بر پایداری دینامیکی ماشین سنکرون تشریح شده، و بدنبال آن با استفاده از تئوری جبران فاز به طراحی PSS پرداخته شد. به دلیل اهمیت این مطالب در فصل دوم، به طور مفصل به بررسی پایداری دینامیکی سیستم های قدرت خواهیم پرداخت.
در مرجع اثر دینامیک ماشین های سنکرون یک سیستم قدرت چند ماشینه بر پایداری دینامیکی ماشین i ام این شبکه بررسی شده است. حاصل این مطالعه چند توصیه مفید در طراحی PSS برای ماشین های سنکرون در سیستم های چند ماشینه می باشد.
همچنین از آنجایی که پایدار کننده های سیستم قدرت بر اساس مدل تک ماشین – شین بینهایت طراحی می شود، هماهنگ سازی این پایدار کننده ها در سیستم های قدرت چند ماشینه اجتناب ناپذیر است. بدین منظور روش های مختلفی (مانند
روش های طراحی ترتیبی و افزایش پهنای باند PSSها) در جهت هماهنگ سازی PSS ها ارائه شده است. .
از دیگر مسائل مورد مطالعه در زمینه پایداری دینامیکی سیستم های قدرت، تعیین بهترین محل برای نصب PSS در شبکه های بزرگ به منظور بهبود میرایی یک مود خاص شبکه می باشد. این موضوع که هم اکنون نیز در رأس تحقیقات قرار دارد در مراجع [۸ و ۱۴] مورد بررسی قرار گرفته است .
همگام با توسعه تئوری های کنترل روش های پایدار سازی سیستم های قدرت نیز بهبود یافت. از اوائل دهه ۱۹۷۰ کاربرد کنترل بهینه در بهبود پایداری دینامیکی به طور چشمگیری افزایش یافت. در مرجع [۱] روش طراحی پایدار کننده با استفاده از تئوری کنترل بهینه به سیستم های قدرت چند ماشینه می باشد.
اگر چه استفاده از روش های کنترل بهینه مورد استقبال فراوان محققان دانشگاهی قرار گرفت و مقالات متعددی در جهت توسعه این روشها در پایدار سازی سیستم های قدرت انتشار یافت، اما هرگز به شکل جدی در صنعت برق مطرح نشد. گذشته از مشکلات اجرایی استفاده از روش های کنترل بهینه در عمل، نقص اصلی این روش ها بی توجهی به مسئله عدم قطعیت های مختلف موجود در مدل سیستم می باشد [۱۸]. تغییر پارامترهای سیستم، صرفنظر از دینامیک های سریع و دینامیک های مدل نشده فرکانس بالا در مدلسازی ، از مهمترین منابع ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم ها
می باشد. چشم پوشی از عدم قطعیت های مختلف موجود در مدل ممکن است، نتایج گمراه کننده ای را به دنبال داشته باشد، به طوریکه اهداف مورد نظر در کنترل با به کارگیری کنترل کننده طرح شده بر اساس مدل سیستم، در سیستم واقعی تحقق نیابد.
در ادامه این زیر بخش کارهای انجام شده در جهت بهبود پایداری سیستم های قدرت که بر مبنای تئوری کنترل مقاوم شکل گرفته است را توضیح می دهیم.
بررسی استحکام پایداری با استفاده از مفاهیم مقادیر تکین ماتریس ها (که عمدتاً بر قضیه Nyquist تعمیم یافته استوارند) به منظور تحلیل پایداری دینامیکی سیستم های قدرت، اولین بار در سال ۱۹۸۴ به کار رفت [۱۹]. Chan و Athans در این مقاله ابتدا با استفاده از گشتاورهای سنکروه کننده و میرا کننده یک مدل ماتریس تابع انتقال (s) G برای سیستم قدرت ارائه کردند. سپس با مدلسازی عدم قطعیت های ناشی از دینامیک های مدل نشده مودهای پیچشی شافت ژنراتور، تغییر مقادیر گشتاورهای سنکرون کننده و میرا کننده بدلیل تغییر شرایط نقطه کار، و تغییر در دینامیک های تحریک کننده های سیستم به صورت عدم قطعیت های ضرب شوند به تحلیل پایداری سیستم پرداختند. این مقاله بیشتر جنبه تحلیل داشته و توصیه های مفیدی را در طراحی کنترل کننده های مقاوم به دنبال ندارد.
Ohtsuka و همکارانش در سال ۱۹۹۲ از تئوری کنترل در طراحی کنترل فیدبک حالت برای یک توربوژنراتور استفاده کردند [۲۰]. آنها با استفاده از یک روند ماتریس گین فیدبک حالت را چنان طراحی کردند که نرم تابع انتقال حلقه بسته سیستم
می نیمم شود. مهمترین مزیت این روش بهبود پایداری و قابلیت بالا در دفع اغتشاش است. اشکال اصلی آن نیز افزایش مقادیر گین های فیدبک حالت نسبت به گین های بدست آمده از روش کنترل بهینه می باشد.
در مرجع [۳]، Chow و همکارانش روش طراحی کنترل کننده های مقاوم را به منظور طراحی PSS مقاوم برای یک سیستم تک ماشینه بکار بردند. در این مقاله مقدار راکتانس خط انتقال بین ژنراتور سنکرون و شین بینهایت قطعی نبوده و عامل ایجاد عدم قطعیت در مدل سیستم می باشد. مهمترین مزیت این روش مقاوم بودن پایداری در برابر تغییرات راکتانس خط انتقال است. عیب این روش، بالا بودن مرتبه PSS مقارم می باشد.
در مرجع [۲۱] تئوری Nevanlinna – Pick به منظور طراحی پایدار کننده مقاوم برای سیستم قدرت تک ماشین شین بینهایت به کار گرفته شده است. در ادامه بحث ضمن توضیح مفصل این تئوری به نقد و بررسی این مقاله نیز در انتهای بخش (۴-۲) خواهیم پرداخت.
طراحی کنترل کننده های فیدبک حالت غیر حساس نسبت به تغییر پارامترهای سیستم، در مرجع [۲۲] مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از تئوری Lyapunov و معادله ریکاتی کنترل فیدبک حالت برای سیستم تک ماشین – شین بینهایت چنان طراحی
می شود که عملکرد سیستم در برابر تغییر پارامترهای ژنراتور سنکرون حساس نباشد. مزیت مهم این روش عدم نیاز به مقادیر واقعی پارامترهای ماشین است، تنها محدوده تغییر این پارامترها جهت طراحی مورد نیاز است.
در مرجع [۱۸] تئوری کنترل به منظور طراحی یک کنترل کننده مقاوم برای سیستم توربو ژنراتور مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله سیگنال کنترل به طور همزمان به اکتساتیروگاورنر اعمال می شود. استفاده از روش فوق ضمن بهبود پارداری دینامیکی و گذرا در محدوده وسیعی از شرایط نقطه کار خطر تحریک مودهای پیچشی شفت را نیز به دنبال ندارند.
موضوع مرجع [۲۳] که بر پایه نتایج فصل چهارم این پایان نامه استوار است، طراحی پایدار کننده های مقاوم برای سیستم های قدرت چند ماشینه می باشد. در این مقاله ابتدا اثر تغیر پارامترها بر پایداری دینامیکی یک سیستم قدرت سه ماشینه مطالعه شده سپس یک روش جدید جهت طراحی PSS ارائه می شود. در این روش طراحی پاردار کننده مقاوم بر اساس مجموعه ای از مدل های سیستم در نقاط کار مختلف صورت می گیرد. مزیت اصلی این پایدار کننده ها که دارای ساختاری مشابه با PSS معمولی می باشند، بهبود پایداری سیستم در محدوده وسیعی از تغییر پارامترهای سیستم است.