وبلاگ

:
یکی از مهمترین کاربرد سیستم های خنک کننده در صنعت سیمان است. خنک کننده های شبکه ای در صنعت سیمان برای خنک کردن ذرات داغ کلینکر مورد استفاده قرار می گیرد.

کلمه سیمان به هر نوع ماده چسبنده ای اطلاق می شود که قابلیت به هم چسباندن و یکپارچه کردن قطعات معدنی را دارا باشد. در شاخه 

مهندسی عمران سیمان گردی است نرم، جاذب آب، چسباننده سنگریزه که اساسا مرکب از ترکیبات پخته شده و گداخته شده اکسید کلسیم، اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم و اکسید آهن می باشد. ملات این گرد قادر است به در مجاورت هوا یا در زیر آب سخت شود و در زیر آب، در ضمن داشتن ثبات حجم، مقاومت خود را حفظ نموده و در فاصله 28 روز زیر آب ماندن دارای حداقل مقاومت 250 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع گردد.

چگونگی خنک کردن کلینکر روی ساختمان بلوری کانی ها، قابلیت خرد شدن و نهایتا کیفیت سیمان تاثیر دارد و اصولا به همین دلایل است که توجه به خنک کننده ها بسیار ضروری است. از طرفی به دلیل رفتارهای غیرخطی در مراحل پخت سیمان برخی پیش بینی ها قبل از وقوع حوادث از ضررهای هنگفتی جلوگیری می کند.
متاسفانه کارهای تحقیقاتی در جهت شناسایی و مدلسازی بخصوص در زمینه موضوع این پروژه بسیار کم انجام شده است. شاید یکی از دلایل آن ارتباط بیش از حد بین قسمت های مختلف پروسه و اثرگذاری آنها بر یکدیگر باشد. بیشتر مراجع موجود اطلاعات تجاری در زمینه کولرهای شبکه ای بود و بسنده کردن به چند مرجع محدود بسیار، پیشرفت کار را کند می کرد.
گام بعدی جمع آوری داده از سیستم واقعی بود. به دلیل بعد مسافت و مشکلات اداری گرفتن داده از طریق مکاتبه امکانپذیر نبود. کارخانه سیمان بجنورد یکی از کارخانه های سیمان بود که سیستم خنک کننده مشبک در آن موجود بود. با همکاری مدیریت و مسئولان این کارخانه داده ها جمع آوری شد (داده های مربوط به دو ماه کاری کارخانه در اختیار گذاشته شد) ولی با توجه به اشکالاتی که در قسمت ثبت داده به صورت اتوماتیک داشتند داده ها دستی توسط اپراتور و مجموعا 24 داده برای هر پارامتر در هر روز موجود بود و این نگرانی وجود داشت که به خاطر فرکانس پایین جمع آوری داده بعضی اطلاعات مفید را از دست داده باشیم. ولی پس از بررسی معلوم شد که جز در حالات غیرعادی کار داده ها از رنج تقریبا ثابتی برخوردار بودند. مرحله بعد بررسی کلی داده ها بود و سپس وارد تست روش های شناسایی خطی شدیم. با توجه به پیش بینی که از قبل هم می کردیم تست های شناسایی خطی جواب های قانع کننده ای نداشتند. که این اظهارنظر با توجه به بررسی خروجی، شاخص Fitness و تست های دیگر انجام گرفته است. مدلسازی غیرخطی را با توجه به داشتن تجربه قبلی از مدلسازی های خطی و همچنین مراجع موجود که درباره مدلسازی ریاضی سیستم کار کرده بودند با روش شبکه عصبی MLP و آموزش مارکوات رونبرگ انجام دادیم. پاسخ های گرفته شده موفقیت مدلسازی را تایید می کردند.
به هرحال امیدوارم این پروژه در عمل بتواند گامی هرچند کوچک در رفع مشکلات موجود در صنعت سیمان بردارد.

مسئله ناپایداری ولتاژ دارای جنبه های عملی و تئوری مختلفی در مطالعات و شبیه سازی های سیستم قدرت است. بنابراین هرکدام از مقالات و نشریاتی که به این موضوع پرداخته اند، این مسئله را تنها از دیدگاه مورد نظر خود مورد بررسی قرار داده اند. هرچند این مسئله یکی از مشکلاتی است که سیستم قدرت از ابتدا دست به گریبان آن بوده است، اما تاثیرات منفی آن اخیرا بیشتر خود را نشان می دهند. این در حالی است که برای ایجاد یک درک عمیق از این پدیده باید تا حدودی به تمام ابعاد آن اشراف داشت. به این دلیل در این تحقیق سعی شده تا به جنبه هایی همچون اصول تئوری، مکانیزم های دینامیکی، روش های مقابله، روش های پیش بینی، مطالعه کامپیوتری و موارد دیگر پرداخته شود. به این منظور مباحث مطرح شده در مقالات جدید و کتب منتشره در قالب فصل های مختلف در این تحقیق ارائه می شود.
در فصل دوم مبانی تئوری مسئله پایداری ولتاژ در سیستم های انتقال مطرح می شود و مکانیزم های دخیل در وقوع یک ناپایداری ولتاژ معرفی می شوند.
در فصل سوم کنترل های اضطراری برای جلوگیری از وقوع فروپاشی و راه های مقابله با ناپایداری ولتاژ تشریح خواهند شد.
به خاطر نقش مهم توان راکتیو در تعیین ولتاژ نقاط مختلف سیستم، یک فصل به بررسی مباحث توان راکتیو در پایداری ولتاژ اختصاص یافته است.
علاقه روبه رشد برای استفاده از انرژی باد در سیستم های قدرت و ناتوانی مزارع باد در تامین توان راکتیو مورد نیاز خود موضوعی است که باعث شده در فصل پنجم به طور خاص به بررسی تاثیر مزارع باد بر پایداری ولتاژ پرداخته شود.
در فصل ششم یکی از موضوعات جدید مورد توجه، یعنی پیش بینی وقوع ناپایداری ولتاژ و محاسبه سریع فاصله سیستم از نقطه بحرانی

 (یا حاشیه اطمینان) مورد توجه قرار گرفته و چند معیار جدید پیش بینی معرفی شده اند.

فصل اول
پیدایش ناپایداری ولتاژ
1-1- دلایل ظهور ناپایداری ولتاژ
تجدید ساختار در صنعت برق، شرکت های برق را مجبور کرده تا از تاسیسات انتقال موجود در سیستم قدرتشان بهتر استفاده کنند. این امر باعث افزایش انتقال توان، کاهش حاشیه های انتقال و کاهش حاشیه های امنیت ولتاژ شده است. در مواردی با وقوع اغاتشاشات، این شرایط منجر به مسائل پایداری ولتاژ می شود، که یک نتیجه جدی آن فروپاشی ولتاژ است.
در نتیجه ناپایداری ولتاژ در حال تبدیل به یکی از قیود محدود کننده اصلی است، و در کنار پایداری زاویه ای روتور یک مسئله نگران کننده بزرگ برای بهره برداران سیستم قدرت است. این موضوع از بررسی انجام شده در بسیاری از فروپاشی های مهم سیستم ناشی از ناپایداری ولتاژ که در دنیا اتفاق افتاده اند واضح است.
مسئله ناپایداری ولتاژ با ولتاژهای غیرقابل کنترل در محل های معین در یک شبکه قدرت بعد از یک اغتشاش تعریف می شود. این مسئله بیشتر در شبکه های تحت فشار که دارای حاشیه های پایداری کاهش یافته و یا ذخیره های توان راکتیو کاهش یافته هستند اتفاق می افتد. ناپایداری ولتاژ در اصل یک پدیده دینامیکی با دینامیک نسبتا کندتر و یک دامنه زمانی از چند ثانیه تا چند دقیقه یا بیشتر است.
بهره برداری سیستم های قدرت در نزدیکی محدودیت های بارگذاری آنها، توسط نیازهای بازارهای برق تجدید ساختار یافته تحمیل شده است. در نتیجه خاموشی های متعددی به خاطر ناپایداری ولتاژ اتفاق افتاده اند. این یعنی پایداری ولتاژ یک مسئله نگران کننده مهم برای بهره برداران سیستم شده است، و موضوع سرمایه گذاری های قابل توجه به خاطر اهمیتش از نظر امنیت سیستم و کیفیت توان است.
از لحاظ تاریخی در اواخر دهه 1970 تا اواخر 1980 خاموشی هایی ناشی از ناپایداری ولتاژ در جدول 1-1 آمده اند.
بازه زمانی تمام این اتفاقات از 2 ثانیه تا 30 دقیقه است که مبین کند بودن این پدیده دینامیکی است.
تلاش های قابل توجهی هنوز در جهت تعاریف، طبقه بندی ها، مفاهیم جدید، روش ها و ابزار برای حل مسایل پایداری ولتاژ و تحلیل امنیت انجام می گیرد.
پایداری ولتاژ معمولا با منحنی P-V و S-V نشان داده می شود. در نقطه دماغه یا نقطه تعادل که ماتریس ژاکوبین متناظر منفرد می شود، فروپاشی اتفاق می افتد. لذا حل پخش بار بعد از این حد همگرا نمی شود که ناپایداری ولتاژ را نشان می دهد و می تواند به یک نقطه انشعاب گره زینی مربوط باشد.
ناپایداری ولتاز یک ضعف عمده سیستم قدرت است که باعث آسیب های جدی اقتصادی، تکنیکی و اجتماعی می شود. حوادث و فروپاشی های ولتاژ اخیر در سراسر دنیا تلاش فراوان به مطالعه و پیشگیری فروپاشی ولتاژ را طلب کرده است. علل و سناریوهای مختلف فروپاشی ولتاژ شناخته شده اند. این پدیده می تواند با یک اغتشاش ناگهانی یا تغییر آهسته پارامترها و رسیدن به حدود حاشیه پایداری حالت دائم ایجاد شود. در عمل، این روش کلی معمولا به آنالیز امکان پذیری پخش بار کاهش پیدا کرده است و امکان پذیر بودن به عنوان وجود پایداری ولتاژ در نظر گرفته شده است.

:
در این پروژه در ابتدا برای آشنایی هر چه بیشتر با مطالب موجود، سعی بر ارائه تعاریف پایه و مفاهیم عمومی در زمینه آشوب و كنترل و سنكرونیزاسیون تطبیقی سیستم های Chaotic گردید. مثل تعریف دینامیك غیرخطی آشوب و تعریف مربوط به روشهای سنكرونیزاسیون كه در ادامه نیز اشارهای بسیار مختصر به آن می شود.
از مهمترین شناسه های سیستم آشوب می توان به موارد زیر اشاره كرد:
1- حساسیت بسیار بالا به شرایط اولیه
2- حساسیت بسیار بالا به تغییر پارامترهای سیستم
3- تأثیر فیدبك خروجی بر ادامه فعالیتهای سیستم
با آغاز بحث آشوب در سیستمهای غیرخطی و كنترل آن، روشها و نظریات و تئوریهای كنترلی گوناگونی اعم از خطی و غیرخطی در این زمینه پیشنهاد و ارائه گردید؛ نظیر:
– كنترل فیدبك خطی
– كنترل فیدبك با تأخیر زمانی
– كنترل بازگشتی یا Back Stepping Control

– متغیرهای لغزشی و…
یكی از مباحث مطرح شده در زمینه فوق، مبحث كنترل تطبیقی و یكسان سازی سیستمهای آشوب است كه كماكان مسائل زیادی را برای طرح و تحقیق و ارائه در خود جای داده است.
تحقیقات و بررسیهای بسیاری در زمینه كنترل تطبیقی و یكسان سازی سیستمهای دینامیكی آشوب صورت گرفت و نتایج مطلوبی حاصل گردید كه در اغلب آنها “روش كنترل تطبیقی، “تئوری پایداری لیاپانف”، “طراحی تخمینگر پارامترهای مجهول” و… نقش محوری را بر عهده داشتند.
Chen,Ch.Hua,Pikovsky,Fradkov,Coworker و… ازجمله محققانی بوده اند كه تلاشهای بسیاری در زمینه تجزیه و تحلیل موضوع مورد اشاره انجام دادند كه نتایج بررسیهای برخی از این محققین ارائه و روشهای بكار گرفته شده توسط هر كدام كه گاه باهم شباهتها و تفاوتهایی داشتند با یكدیگر مقایسه گردید.از این موارد می توان نمونه های زیر را نام برد:
– پیاده سازی قانون كنترل تطبیقی و سنكرونیزاسیون آشوب به سیتمهایی نظیر Arneodo
– طراحی و پیاده سازی كنترل تطبیقی و سنكرونیزاسیون سیتم آشوب Chen (کلیه پارامترها نامعین)
– شناسایی پارامتر و كنترل سیستم Unified Chaotic با دیدگاه كنترل تطبیقی
– اعمال روش قانون كنترل تطبیقی سنكرونیزاسیون سیستم unified با سویچ متناوب پیوسته تأخیردار
– طراحی و پیاده سازی كنترل كننده تطبیقی خالص برای سنكرونیزاسیون سیستم لرنز
در تمام این موارد نتایج شبیه سازی ارائه شده، مهر تأییدی بر اجرای موفق طراحی ها بود.
بعد از آشنایی مقدماتی در واقع تعریف مسأله در زمینه سنكرونیزاسون تطبیقی آشوب بصورت زیر مطرح گردید:
با توجه به اینكه سنكرونیزاسیون تطبیقی آشوب به معنای طراحی قانون كنترل بر اساس روش تطبیقی با هدف یكسان و همانند سازی دو سیستم آشوب یكسان (كه اغلب با نامهای Drive & Response Systems و یا Master & Slave Systems معرفی می شوند) با شرایط اولیه مختلف یا یكسان سازی دو سیستم آشوب با دینامیك مختلف می باشد:
“چگونه قانون كنترل u براساس روش كنترل تطبیقی با هدف سنكرونیزاسیون سیستمهای آشوب گونه -كه در حقیقت یكسان سازی سیستمهای غیرخطی آشوب با مدل نامعین(با پارامترهای مجهول) با دینامیك یكسان و شرایط اولیه مختلف یا با ساختار دینامیكی متفاوت و به فرم كلی x(t)=A.x(t)+f(x در ناحیه پایداری آنهامی باشد، طراحی و پیاده سازی شود؟”
در واقع طراحی قانون كنترل تطبیقی برای سنكرونیزاسیون را می توان به دو دسته طبقه بندی كرد:
1- طراحی كه نیاز به مدل دقیق ریاضی و مشخص سیستم دارد و كنترل طراحی شده اغلب ساده است.
2- طراحی قانون كنترل برای سیستمهایی كه همه یا بخشی از اطلاعات مربوط به سیستم ناشناخته و نامعین (مجهول) می باشد كه معمولا منجر به طراحی یك قانون كنترل پیچیده می گردد.
با توجه به اینكه در كاربردهای عملی، اغلب مدل ریاضی دقیق سیستم قابل دسترس نمی باشد لذا علاقه محققان به اجرایی ساختن كنترل كننده های موثر و ساده افزایش پیدا كرده و توجه فراوانی را معطوف خود داشته است.

:
عمده ترین سلاح در حوزه سیستم های دفاع هوایی زمین پایه، موشک های زمین به هوا می باشند. برای درگیری در فاصله های بیش از چند کیلومتر موشک های زمین به هوا به سرعت جایگزین توپ های ضدهوایی می شوند. بهره مندی از مزیت استفاده این موشک ها در این فواصل لوازم دقیقی را می طلبد. برای مثال جهت تاثیر بیشتر، سرجنگی موشک های زمین به هوا در فاصله حدود 5 تا 20 متری اهداف باید منفجر شوند، اندازه این فاصله به مشخصات سرجنگی و آسیب پذیری اهداف وابسته می باشد. برای یک موشک زمین به هوا که در فاصله 30 کیلومتری هدف می باشد فاصله شعاعی 10 متری بین سرجنگی و هدف تحت زاویه 0/33 میلی رادیان (0/02 درجه) تعبیر می شود. با اطمینان کامل می توان گفت که بدون داشتن بعضی انواع هدایت حلقه بسته برای تصحیح مسیر گلوله در طول پرواز، به چنین دقتی نمی توان رسید.
فصل اول

اصول هدایت موشک های سطح به هوا
عمده ترین سلاح در حوزه سیستم های دفاع هوایی زمین پایه، موشک های زمین به هوا می باشند. برای درگیری در فاصله های بیش از چند کیلومتر موشک های زمین به هوا به سرعت جایگزین توپ های ضدهوایی می شوند. بهره مندی از مزیت استفاده این موشک ها در این فواصل لوازم دقیقی را می طلبد. برای مثال جهت تاثیر بیشتر، سرجنگی موشک های زمین به هوا در فاصله حدود 5 تا 20 متری اهداف باید منفجر شوند. اندازه این فاصله به مشخصات سرجنگی و آسیب پذیری اهداف وابسته می باشد. برای یک موشک زمین به هوا که در فاصله 30 کیلومتری هدف می باشد فاصله شعاعی 10 متری بین سرجنگی و هدف تحت زاویه 0/33 میلی رادیان (0/02 درجه) تعبیر می شود. با اطمینان کامل می توان گفت که بدون داشتن بعضی انواع هدایت حلقه بسته برای تصحیح مسیر گلوله در طول پرواز، به چنین دقتی نمی توان رسید.
این فصل برخی از مفاهیم اولیه را که در تحلیل دقت هدایت فاز نهایی به کار می روند معرفی می نماید این مفاهیم به آخرین ثانیه های مواجهه موشک با هدف اشاره می کند. مدل های هدایت بر روی خط دید (LOS) و هدایت ناوبری تناسبی (PN) شرح داده می شوند. از این مدل ها می توان به عنوان پایه هایی برای شبیه سازی ها استفاده کرد، که این شبیه سازی ها به نوبه خود برای مطالعه میزان خطای برخورد ناشی از اغتشاشاتی نظیر: مانورهای هدف، شتاب های محوری هدف، از دست دادن مکرر فرمان های هدایتی، خطاهای نشانه روی موشک، با یأس اندازه گیری و نویز ردگیری به کار می رود.

در این مجموعه هدف ما بررسی مدلهای مختلف و همچنین كنترلرهای بكار رفته جهت كنترل پدیده های ناپایداری فلو در كمپرسورها می باشد . ناپایداری های آئرودینامیكی فلو می توانند كمپرسور را بطور جدی آسیب رسانند و ناحی ه عملكرد سیستم را محدود نمایند بنابراین بایستی برای اجتناب از آنها چاره ای اندیشید.
ابتدا مدلهای استخراج شده برای سیستم های فشرده سازی محوری و گریز از مركز را معرفی می نماییم، سپس به بررسی روشهای مختلف ارائه شده تا كنون برای كنترل ناپایداری سرج در كمپرسور های محوری و گریز از مركز می پردازیم، نهایتا مقایسه روشهای مختلف با یكدیگر و نتیجه گیری پایانی را می آوریم و در انتها چند مدل تجاری كنترلرهای آنتی سرج را معرفی می نماییم.
2-1) پیشینه تحقیق

مدل دینامیكی به دست آمده برای كمپرسور های محوری و سانتریفیوژ بر اساس مدل دو حالته با پارامترهای lumped طبق مدل ارائه شده توسط گرایتزر می باشد كه مبنای طراحی كنترلرهای آنتی سرج از گذشته تا كنون برای این كمپرسورها می باشد. در روشهای قدیمی كنترل سرج تكنیك مورد استفاده، اجتناب از سرج بود. در این روشها از ابزارهای مختلفی بر ای دور نگه داشتن نقطه كار كمپرسور از ناحیه ای كه در آن سرج رخ می دهد، استفاده می گردید. از نظر عملی خطی به نام خط كنترل سرج در فاصله ای دورتر از خط سرج ترسیم می شود تا بدین وسیله یك حاشیه اجتناب از سرج در منحنی مشخصه كمپرسور به دست آید. این روش ما را مطمئن می سازد كه نقطه كار سیستم خط سرج را قطع نمی كند و لذا پدیده سرج به وقوع نمی پیوندد. این روش ناحیه كاری كمپرسور را به ناحیه ای كه سیستم در وضعیت حلقه باز در آن ناحیه پایدار است، محدود كرده و لذا راندمان كل سیستم را محدود می كند.
روشهای مبتنی بر كنترل فعال سرج، كه ناپایداریهایی را كه منجر به سرج می شوند حذف نمایند، می توانند ناحیه عملكرد پایدار سیستم را به آنسوی خط سرج سیستم گسترش دهند و ناحیه كاری پایدار سیستم را وسیعتر نمایند . براساس مدل خطی شده سیستم، اپشتاین، فوكس ویلیام و گرایتزر، روش كنتر ل فعال جهت حذف سرج ارائه داده اند. كنترلر فیدبك مثبت استاتیك خروجی توسط فرنك ویلمز جهت كنترل سرج با محرك ولو تخلیه فلوی جرمی، مورد استفاده گردید كه توانست حدود 7 درصد در فلوی جرمی نقطه سرج بهبود ایجاد نماید . این روش بر اساس تكنیكهای جایابی قطب با استفاده از مدل خطی شده گرایتزر با دو متغیر حالت بود كه در آن از تغییرات سرعت كمپرسور و اثرات دما، صرف نظر شده بود.