Nonlinear Optimal Control Of Wind Turbines To Extract Maximum Power Using Hybrid Homotopy Method
Nonlinear Optimal Control Of Wind Turbines To Extract Maximum Power Using Hybrid Homotopy Method
Nonlinear Optimal Control Of Wind Turbines To Extract Maximum Power Using Hybrid Homotopy Method
نوع: Type: thesis
مقطع: Segment: PHD
عنوان: Title: Nonlinear Optimal Control Of Wind Turbines To Extract Maximum Power Using Hybrid Homotopy Method
ارائه دهنده: Provider: Arefe Shalbafian
اساتید راهنما: Supervisors: Dr. Soheil Ganjefar
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: Dr. Mohammad Hasan Moradi, Dr. Kamal hosseini sani, Dr. Hadi delavari
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 7December 2022-3 pm
مکان ارائه: Place of presentation: Seminar2
چکیده: Abstract: Since wind turbines have inherent nonlinear properties, the linear controllers cannot ensure high efficiency. Thus, it is necessary to consider the nonlinear dynamic model of wind turbines to achieve the desired performance. In this thesis, a robust nonlinear optimal controller has been designed for the wind turbine to capture maximum wind power from the wind and attenuate the mechanical stress on the drive train. The proposed strategy is based on the combination of the nonlinear optimal control method and sliding mode control approach. In the first strategy, we design the nonlinear optimal controller for the wind turbine. In the next step, we design the hybrid robust optimal controller to make the system robust against disturbances. In general, a nonlinear optimal controller for nonlinear systems can be designed by solving the partial differential equation called the Hamilton–Jacobi–Bellman (HJB) equation. This equation is a partial differential equation and it is difficult to calculate its analytic solution. First, the HJB equation corresponding to the one-mass and two-mass models of the wind turbine is extracted. Next, the homotopy perturbation method (HPM) is applied to solve the HJB equation corresponding to variable-speed fixed-pitch wind turbines. In the next step, a new strategy called the optimal homotopy asymptotic method (OHAM) is proposed to solve the HJB equation (in the general case). Thus, this method, which has higher accuracy and speed than the HPM, is employed to achieve the approximate solution of the HJB equation related to the variable speed wind turbine. The OHAM approach only requires a few iterations to achieve an accurate solution. In comparison to HPM, the OHAM algorithm is faster and requires fewer iterations. As a result, computational costs are reduced and implementation becomes easy. In other words, a good compromise between simplicity and efficiency is achieved by applying the OHAM controller. The OHAM controller is able to capture the maximum wind energy, reduce the mechanical stresses on the drive-train, and achieve fast convergence in finite-time by applying a small control input. Another issue is the robustness of the system against uncertainties and disturbances. Although the optimal controller results in reduced control input, this controller is very sensitive to uncertainties. Thus, the inability of the optimal controller to provide sufficient robustness against uncertainties and various disturbances in the system is a challenging issue. This problem can be solved by integrating the optimal controller with a robust controller. In the next strategy, we integrate the robust sliding mode controller with the optimal controller to achieve the required robustness. Fast convergence in finite time is one of the main challenges for sliding mode control. A large input can be applied to achieve faster convergence, but this can have adverse effects on the system and is undesirable in practical implementation. Since the optimal controller can reduce the control input, merging the optimal controller with sliding mode control is an effective way to deal with this problem. In other words, the proposed hybrid controller has both robustness against uncertainties and optimal control performance. Thus, the proposed control scheme requires a small control input and is robust against uncertainties. Traditional sliding mode control suffers from an undesirable drawback known as the chattering problem. Thus, we integrate the nonlinear optimal controller with a second-order sliding mode controller to attenuate the chattering phenomenon. The hybrid designed controller is able to maximize the wind power capture, minimize the control input, attenuate the mechanical stress on the drive-train, achieve fast convergence, modify the transient response, deal with the chattering problem, and ensure safe operation for wind turbine systems in the presence of uncertainties.
به اطلاع متقاضیان دکترای سال تحصیلی 1404-1403 رشته های مهندسی (مکانیک - کامپیوتر - برق - مواد - عمران - صنایع) دانشگاه بوعلی سینا می رساند، فهرست اساتید پذیرنده دانشکده مهندسی...
به اطلاع می رساند یک شرکت دانش بنیان در اصفهان نیازمند خدمات تحقیقاتی دانش آموختگان رشته های مواد و شیمی بوده و استخدام می کند. علاقمندان جهت کسب اطلاعات بیشتر و هماهنگی با شماره 03133879868 در...
به گزارش بسنا، مراسم افتتاحیه این پروژه با حضور محمدعلی زلفیگل وزیر علوم، تحقیقات و فناوری و دکتر علیرضا قاسمیفرزاد استاندار همدان، معاونان وزارتخانههای علوم و مسئولان استانی و ریاست...
دفتر هدایت استعدادهای درخشان دانشگاه بوعلیسینا فهرست اسامی دانشجویان برگزیده آموزشی پژوهشی پانزدهمین همایش سالانه دفتر هدایت استعدادهای درخشان سال ۱۴۰۲ را منتشر کرد. اسامی دانشجویان...
بهراد توتونچی دبیر انجمن علمی دانشجویی مهندسی عمران دانشگاه بوعلی سینا، در جلسه ای با حضور نمایندگان دانشگاه های سراسر کشور، با کسب اکثریت آرا انتخابات، به عنوان دبیر...
در هشتمین نشست از دوره یازدهم هیأت ممیزه دانشگاه بوعلیسینا، آقای دکتر علیرضا حاتمی دارای مدرک دکتری در رشته مهندسی برق با ر أ ی اعضاء از مرتبه...
بدینوسیله انتخاب آقای دکتر آرش فتاح الحسینی را به عنوان پژوهشگر برگزیده دانشگاه در گروه فنی و مهندسی به ایشان و خانواده علمی دانشکده مهندسی تبریک عرض نموده و از خداوند متعال...
بدینوسیله انتخاب دو تن از دانشجویان دانشکده مهندسی مهندس راضیه چهارمحالی در مقطع دکتری رشته مهندسی مواد شاخه خوردگی و مهندسی سطح و مهندس امین نظری در مقطع...
بدینوسیله انتخاب سه عضو هیات علمی دانشکده مهندسی جناب آقایان دکتر جواد بهنامیان ، دکتر حسن علم خواه و دکتر محسن گودرزی در...
براساس اطلاعات پایگاه شاخصهای اساسی علم (ESI)، حضوردکتر محمد حسن مرادی از گروه مهندسی برق دانشکده مهندسی در زمره پژوهشگران پراستناد یک درصد برتر دنیا استمرار پیدا کرد. ...
بدینوسیله انتخاب اعضا محترم هیات علمی سرکار خانم دکتر سموئی (گروه مهندسی صنایع)، جناب آقایان دکتر بابائی (گروه مهندسی عمران)، دکتر حاتمی (گروه مهندسی برق)، دکتر ختن لو (گروه مهندسی...
بدینوسیله انتخاب چهار عضو هیات علمی دانشکده مهندسی جناب آقای دکتر جواد بهنامیان از گروه مهندسی صنایع به عنوان پژوهشگر اول برگزیده، جناب آقای دکتر حسن علم خواه از گروه...
به گزارش بسنا و به نقل از سازمان سنجش، آزمون مرحله نهایی بیست و هشتمین دوره المپیاد علمی دانشجویی کشور با حضور نفرات برگزیده آزمون کارشناسی ارشد (متمرکز) و آزمون غیرمتمرکز المپیاد در دانشگاههای...
به اطلاع دانشجویان محترم می رساند سایت کامپیوتر کارشناسی دانشکده مهندسی به دلیل انجام ثبت نام دانشجویان کارشناسی ورودی 1402 از شنبه 1402/7/22 به مدت یک هفته تعطیل می باشد.
به گزارش بسنا و به نقل از معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری، در هشتمین دوره تجلیل از سرآمدان علمی کشور در سال ۱۴۰۲ که با حضور معاون علمی و فناوری و اقتصاد دانشبنیان رئیسجمهور و وزیر علوم...
به اطلاع دانشجویان ورودی جدید تحصیلات تکمیلی (ارشد و دکترا) می رساند، یکشنبه 23 مهر ساعت 11 الی 13 در محل آمفی تئاتر دانشکده مهندسی جلسه معارفه با هیات رییسه دانشکده برگزار می شود. ...
بر اساس اطلاعات جدید نمایه استنادی معتبر scopus ۲۰۲۳، با بررسی مقالات مربوط به ۲۰۲۲، 4 عضو هیات علمی و 1 دانش آموخته دانشکده مهندسی و با بررسی کل مقالات مربوط به سال های مختلف، 1 نفر از اعضای هیات...
نظر به مراتب تعهد، تخصص و تجارب ارزشمند جناب آقای دکتر حسن علم خواه و بنا به پیشنهاد رئیس دانشکده مهندسی، به موجب ابلاغی ایشان با حفظ سمت آموزشی به مدت 2 سال به عنوان...
در حکمی از طرف ریاست دانشگاه آقای دکتر امیرسامان خیرخواه به عنوان مدیر گروه رشته مهندسی صنایع منصوب گردید. در این حکم آمده است : « با احترام و آرزوی توفیق الهی، نظر به مراتب تعهد و تجارب...
در حکمی از طرف ریاست دانشگاه آقای دکتر صالح رازینی به عنوان مدیر گروه رشته مهندسی برق منصوب گردید. در این حکم آمده است : « با احترام و آرزوی توفیق الهی، نظر به مراتب تعهد و تجارب ارزنده...