Luận án Nghiên cứu ứng dụng mạng mờ nơ-ron để xây dựng thuật toán điều khiển hệ điều tốc turbine-máy phát thủy điện

 n ăng NI PCI MIO 16E-1 để trao đổ i d ữ li ệu gi ữa 
máy tính và thi ết b ị th ực. Vi ệc thi ết k ế mô hình, ki ểm tra, kh ảo sát h ệ 
th ống v ới các tr ường h ợp r ủi ro x ảy ra s ẽ được th ực hi ện d ễ dàng v ới 
độ an toàn cao, không s ợ h ư h ỏng thi ết b ị do s ử d ụng mô hình trên 
máy tính. 
 CH ƯƠ NG 1: TỔNG QUAN 
1.1 Đặc tính điều ch ỉnh c ủa b ộ điều t ốc 
 Điều ch ỉnh t ần s ố (hay s ố vòng quay) c ủa turbine được th ực 
hi ện bằng cách thay đổ i n ăng l ượng vào turbine, nó liên quan tr ực 
ti ếp t ới tiêu hao n ăng l ượng, hi ệu su ất t ừng t ổ máy và liên quan ch ặt 
ch ẽ v ới điều ch ỉnh và phân ph ối công su ất tác d ụng gi ữa các t ổ máy 
phát và gi ữa các nhà máy điện. Có th ể chia thành hai b ộ điều t ốc điển 
hình là b ộ điều t ốc có đặ c tính điều ch ỉnh không đổ i và b ộ điều t ốc 
với đặ c tính điều ch ỉnh có độ d ốc. 
1.1.1. B ộ điều t ốc có đặ c tính điều ch ỉnh không đổ i 
 Bộ điều t ốc có đặ c tính điều ch ỉnh không đổ i có đặ c điểm là 
luôn gi ữ được t ần s ố (s ố vòng quay c ủa turbine) c ố đị nh v ới m ọi m ức 
công su ất trong gi ới h ạn cho phép c ủa máy phát và ch ỉ dùng trong 
tr ường h ợp m ột t ổ máy làm vi ệc v ới t ải độ c l ập ho ặc t ổ máy làm 
nhi ệm v ụ điều t ần. 
1.1.2. Bộ điều t ốc v ới đặ c tính điều ch ỉnh có độ d ốc 
 2 
 Bộ điều t ốc v ới đặc tính điều ch ỉnh có độ d ốc có th ể s ử d ụng 
khi có t ừ hai máy phát điện tr ở lên và có đặc điểm là điều ch ỉnh t ần 
số có độ l ệch xác đị nh. Khi làm vi ệc ở ch ế độ song song, t ổ máy nào 
có đặc tính điều ch ỉnh turbine ít d ốc h ơn thì s ẽ nh ận nhi ều công su ất 
hơn và ng ược l ại. 
1.2 Tình hình nghiên c ứu trong và ngoài n ước 
 Các công trình nghiên c ứu c ủa các tác gi ả trong và ngoài n ước 
đều nh ằm nâng cao độ chính xác, thông minh hóa c ủa b ộ điều khi ển. 
Tuy v ậy, m ỗi nghiên c ứu đề u có ưu điểm và h ạn ch ế trong các ứng 
dụng, đó là ch ưa đề c ập h ết các y ếu t ố ng ẫu nhiên c ủa t ải hay bi ến 
động c ủa c ột n ước Tất c ả các công trình nghiên c ứu ch ỉ gi ới thi ệu 
ch ủ y ếu v ề b ộ điều t ốc trong ch ế độ ho ạt độ ng độ c l ập (không n ối 
lưới) v ới b ộ điều khi ển t ần s ố được thi ết k ế t ừ các mô hình tuy ến tính 
hóa c ủa h ệ th ống th ủy l ực. H ầu h ết các tài li ệu trong n ước và n ước 
ngoài đều đề c ấp đế n vi ệc s ử d ụng b ộ điều khi ển PID truy ền th ống. 
1.3. N ội dung nghiên c ứu 
 - Phân tích xây d ựng mô hình toán c ủa đố i t ượng là h ệ th ống 
th ủy l ực-turbine-máy phát công su ất nh ỏ, có xét đế n t ổn th ất c ột áp 
trong đường ống. 
 - Tổng h ợp b ộ điều khi ển PID, PI cho m ạch vòng điều khi ển 
tốc độ và m ạch vòng điều khi ển công su ất khi h ệ th ống v ận hành ở 
các ch ế độ và các điều ki ện làm vi ệc khác nhau. Mô ph ỏng, đánh giá 
ch ất l ượng điều khi ển h ệ th ống trong các tr ường h ợp đó. 
 - Ứng d ụng m ạng n ơron và m ạng n ơron có c ấu trúc d ựa trên 
hệ th ống suy lu ận m ờ ANFIS (Adaptive Network Fuzzy Inference 
System), thi ết k ế b ộ điều khi ển PID, PI thích nghi đả m b ảo có các 
thông s ố t ự độ ng c ập nh ật giá tr ị theo s ự thay đổ i các tham s ố đầ u 
vào và đầu ra c ủa h ệ th ống. 
 - Thi ết k ế, l ắp đặ t b ộ điều t ốc điện-th ủy l ực th ực t ế để ph ục v ụ 
cho vi ệc th ực nghi ệm trong phòng thí nghi ệm. 
 - Xây d ựng mô hình mô ph ỏng th ực nghi ệm HIL (Hardware-In-
The-Loop) để ki ểm đị nh các thu ật toán điều khi ển và k ết qu ả mô 
ph ỏng c ủa h ệ th ống trong mi ền th ời gian th ực. 
1.4. Ph ươ ng pháp nghiên c ứu 
 - K ết h ợp gi ữa ph ươ ng pháp nghiên c ứu lý thuy ết và ph ươ ng 
pháp th ực nghi ệm trên mô hình th ực. 
 - S ử d ụng các công c ụ h ỗ tr ợ nh ư: mô hình toán h ọc, lý thuy ết 
điều khi ển h ệ th ống, phân tích và thi ết k ế h ệ th ống b ằng ph ần m ềm 
 3 
trên máy tính, các mô hình v ật lý và bán v ật lý v ới các ph ần m ềm vi 
xử lý để phân tích đánh giá và so sánh các k ết qu ả đạ t được gi ữa lý 
thuy ết và th ực nghi ệm. 
1.5. C ấu trúc c ủa lu ận án 
 Ngoài ph ần m ở đầ u, k ết lu ận và ki ến ngh ị, n ội dung c ủa lu ận 
án được trình bày trong 5 ch ươ ng: 
Ch ươ ng 1. T ổng quan: Phân tích đặ c tính điều ch ỉnh c ủa b ộ điều t ốc 
trong các ch ế độ v ận hành khác nhau, đánh giá tóm t ắt v ề các k ết qu ả 
nghiên c ứu trong và ngoài n ước, nh ững v ấn đề còn t ồn t ại và h ướng 
gi ải quy ết c ủa lu ận án. 
 Ch ươ ng 2. Mô hình động h ọc h ệ th ống th ủy l ực: N ội dung ch ủ y ếu 
nghiên c ứu v ề mô hình toán c ủa các thành ph ần trong h ệ th ống th ủy 
lực, trên c ơ s ở đó xây d ựng mô hình c ủa đố i t ượng. 
 Ch ươ ng 3. B ộ điều khi ển PID và gi ải pháp nâng cao ch ất l ượng điều 
khi ển hệ th ống: Phân tích đánh giá ch ất l ượng điều khi ển h ệ th ống thông 
qua vi ệc mô ph ỏng trên ph ần m ềm Matlab-Simulink. Sau đó ứng d ụng 
ANFIS và m ạng n ơron để thi ết k ế b ộ điều khi ển thích nghi NNC. Mô 
ph ỏng, so sánh ch ất l ượng điều khi ển gi ữa b ộ điều khi ển PID, PI và b ộ 
điều khi ển NNC. 
 Ch ươ ng 4. Xây d ựng mô hình mô ph ỏng th ực nghi ệm: Xây d ựng mô 
hình mô ph ỏng th ực nghi ệm HIL trong h ệ th ời gian th ực có s ự k ết 
hợp gi ữa mô hình h ệ th ống được xây d ựng trong máy tính v ới thi ết b ị 
th ực thông qua card đa n ăng NI PCI MIO 16E-1. 
Ch ươ ng 5 K ết qu ả và bàn lu ận: Trình bày tóm t ắt các k ết qu ả trong 
quá trình nghiên c ứu, đánh giá, bàn lu ận v ề các k ết qu ả đạ t được. 
 CH ƯƠ NG 2: MÔ HÌNH HỆ TH ỐNG 
2.1. Gi ới thiệu 
 Để có c ơ s ở tính toán thi ết k ế b ộ điều khi ển cho h ệ th ống, vi ệc 
đầu tiên ta ph ải xác đị nh được mô hình h ệ th ống th ủy l ực-turbine 
(g ồm đường ống và turbine) và sau đó là mô hình động h ọc c ủa máy 
phát và h ệ th ống điện trong các ch ế độ v ận hành. 
2.2 Mô hình hệ th ống th ủy l ực - turbine 
2.2.1. Turbine th ủy l ực 
 Turbine th ủy l ực là m ột trong nh ững thi ết b ị chính trong nhà 
máy th ủy điện, turbine làm nhi ệm v ụ bi ến đổi năng l ượng c ủa dòng 
nước (th ủy n ăng) thành c ơ n ăng làm quay turbine và máy phát điện. 
Tu ỳ thu ộc d ạng n ăng l ượng dòng ch ảy qua bánh xe công tác c ủa 
turbine, ng ười ta chia turbine th ủy l ực thành nhi ều lo ại khác nhau. 
 4 
Lu ận án s ử d ụng lo ại turbine Francis để kh ảo sát và nghiên c ứu vì 
lo ại turbine này hi ện nay r ất ph ổ bi ến vì nó s ử d ụng được trong d ải 
chi ều cao c ột áp r ộng. 
2.2.2. Mô hình tuy ến tính hóa 
- Mô hình tuy ến tính hóa lý t ưởng: 
 ∆Pm 1−T s
G( s ) = = w (2.17) 
 TB ∆α +
 1 0.5 Tw s
Trong đó: ∆Pm là thay đổi công su ất c ơ c ủa turbine (pu) 
∆α
 là thay đổi độ m ở cánh h ướng (%); Tw là h ằng s ố th ời gian kh ởi 
tạo c ủa n ước (s) 
- Mô hình tuy ến tính không lý t ưởng: 
 −
 ∆Pm b bTs
G( s ) = = 23yh w (2.22) 
 TB ∆α +
 1 b11 T w s
Trong đó: b23, byh , b 11 là các h ệ s ố ph ụ thu ộc vào điểm làm vi ệc c ụ 
th ể. 
Mô hình h ệ th ống th ủy l ực - turbin tuy ến tính hóa được s ử d ụng để 
tính toán thông s ố c ủa b ộ điều khi ển. 
2.2.3. Mô hình h ệ th ống turbine th ủy l ực phi tuy ến có t ổn 
th ất cột n ước 
 Mô hình h ệ th ống th ủy l ực–turbine phi tuy ến được xác đị nh 
với gi ả thi ết đường ống d ẫn n ước tuy ệt đố i c ứng (thành đường ống 
không đàn h ồi), n ước không nén được (Hình 2.13) 
 Hình 2.13 Mô hình h ệ th ống turbine th ủy l ực phi tuy ến có tính t ổn 
 th ất c ủa c ột n ước 
Trong đó: V : V ận t ốc c ủa n ước (pu); α : Góc m ở cánh h ướng 
 = 2
(%); H : C ột áp th ủy l ực t ại cánh h ướng (pu); Hlp fp . V : T ổn th ất 
 5 
cột áp t ại turbine (pu); H 0 : Giá tr ị ban đầ u c ủa c ột áp (pu); At : H ệ s ố 
turbine; Pm : Công su ất c ơ c ủa turbine (pu); V NL : V ận t ốc không t ải 
(pu). 
2.3 Mô hình động h ọc c ủa máy phát và h ệ thống điện 
 Mô hình động h ọc c ủa máy phát và h ệ th ống điện được xác 
định t ừ ph ươ ng trình chuy ển độ ng quay c ủa h ệ turbine-máy phát và ở 
hai ch ế độ v ận hành khác nhau: 
+ Mô hình động h ọc c ủa máy phát và h ệ th ống điện trong ch ế độ v ận 
hành độc l ập có d ạng nh ư hình 2.16 
+ Mô hình động h ọc c ủa máy phát và h ệ th ống điện trong ch ế độ v ận 
hành bám l ưới có d ạng nh ư hình 2.17 
 Hình 2.16 Mô hình máy phát Hình 2.17 Mô hình máy phát 
 điện làm vi ệc v ới t ải độ c l ập điện làm vi ệc bám l ưới 
 CH ƯƠ NG 3: BỘ ĐIỀU KHI ỂN PID VÀ GI ẢI PHÁP NÂNG 
 CAO CH ẤT L ƯỢNG ĐIỀU KHI ỂN H Ệ TH ỐNG 
3.1 Bộ điều khi ển PID 
3.1.1 Các thành ph ần c ủa b ộ điều khi ển PID 
 Hàm truy ền b ộ điều khi ển PID có d ạng (3.1) [22]: 
 K 1
 =++I = ++
 GsKcP( ) KsK DP (1 Ts D ) (3.1) 
 s TI s
Luận án xác đị nh tham s ố c ủa b ộ điều khi ển PID theo ph ươ ng pháp 
gán điểm c ực. 
3.1.2 T ổng h ợp b ộ điều khi ển PID, PI 
-Bộ điều khi ển s ử d ụng trong m ạch vòng t ốc độ là bộ điều khi ển PID 
-Bộ điều khi ển s ử d ụng trong m ạch vòng điều khi ển công su ất sử 
dụng b ộ điều khi ển PI, k ết h ợp v ới khâu feedfoward (K pp ). 
- Thông s ố c ủa b ộ điều khi ển PID và PI trong các m ạch vòng điều 
khi ển được xác đị nh theo ph ươ ng pháp gán điểm c ực (ph ụ l ục 1, 2) 
 6 
3.2 Mô ph ỏng và k ết qu ả 
3.2.1 Thông s ố mô ph ỏng 
 Bảng thông s ố mô ph ỏng được l ấy theo s ố li ệu c ủa nhà máy 
th ủy điện Ryninh [3]. 
Để có c ơ s ở đánh giá ch ất l ượng điều khi ển c ủa các b ộ điều khi ển 
PID, PI trong quá trình làm vi ệc. Ta ti ến hành mô ph ỏng hệ th ống 
với mô hình phi tuy ến trong các tr ường h ợp c ụ th ể nh ư sau: 
a, Hệ th ống có các thông s ố ổn đị nh 
+ Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ : 
 Hình 3.7 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng PID t ại điểm 
 làm vi ệc (,V0α 0 , H 0 ) 
+ Đáp ứng c ủa m ạch vòng điều khi ển công su ất 
 Hình 3.14 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển PI t ại điểm làm vi ệc (V0 ,α 0 , H 0 ) 
Kết qu ả mô ph ỏng cho th ấy, trong điều ki ện h ệ th ống có thông s ố ổn 
định, b ộ điều khi ển PID, PI có các thông s ố được xác đị nh t ại m ột 
 7 
điểm làm vi ệc (V0 ,α 0 , H 0 ) đảm b ảo được yêu c ầu điều khi ển c ủa h ệ 
th ống (th ời gian đáp ứng nhanh, không dao độ ng, không quá điều 
ch ỉnh, sai l ệch t ĩnh b ằng 0) 
b, H ệ th ống có các thông s ố thay đổ i trong quá trình làm vi ệc 
Xét các các tr ường h ợp c ụ th ể sau: 
+ Tr ường h ợp 1 (T/H1): Công su ất t ải (ho ặc giá tr ị đặ t công su ất) 
thay đổi, chi ều cao c ột áp đị nh m ức: 
- Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ : 
 Hình 3.8 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều khi ển 
 PID trong T/H 1 
- Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất: 
 Hình 3.15 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển PI trong T/H1 
+ Tr ường h ợp 2 (T/H2): Công su ất t ải (ho ặc giá tr ị đặ t công su ất) 
thay đổi, chi ều cao c ột áp t ăng 
 8 
- Đáp ứng m ạch vòng t ốc độ 
 Hình 3.9 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều khi ển 
 PID trong T/H 2 
- Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất: 
 Hình 3.16 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển PI trong T/H2 
+ Tr ường h ợp 3 (T/H): Công su ất t ải (ho ặc giá tr ị đặ t công su ất) thay 
đổi, chi ều cao c ột áp gi ảm 
- Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ : 
 9 
Hình 3.10 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều khi ển 
 PID trong T/H 3 
- Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất 
 Hình 3.17 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển PI trong T/H3 
Nh ận xét: 
 Qua các k ết qu ả mô ph ỏng các m ạch vòng điều khi ển khi s ử 
dụng b ộ điều khi ển PID, PI cho h ệ th ống turbine th ủy l ực, có th ể 
kh ẳng đị nh r ằng: Khi h ệ th ống có các thông s ố đầ u vào và đầu ra ổn 
định thì b ộ điều khi ển PID, PI hoàn toàn đáp ứng được yêu c ầu v ề 
ch ất l ượng. Nh ưng trong các tr ường h ợp h ệ th ống có chi ều cao c ột áp 
và công su ất ph ụ t ải điện thay đổ i trong ph ạm vi r ộng (20%) thì v ới 
bộ điều khi ển PID, PI (có các thông s ố c ố đị nh) đáp ứng c ủa h ệ 
th ống dao động m ạnh, có tr ường h ợp m ất ổn đị nh. 
 10 
3.3 Gi ải pháp nâng cao ch ất l ượng điều khi ển h ệ th ống 
3.3.1 Mục tiêu c ần đạ t 
 Nghiên c ứu ứng d ụng mạng n ơron thích nghi k ết h ợp v ới 
ANFIS (Adaptive Network Fuzzy Inference System) nh ận dạng tr ực 
ti ếp h ệ th ống turbine th ủy l ực phi tuy ến để thi ết k ế b ộ điều khi ển 
nơron thích nghi nh ằm nâng cao ch ất l ượng điều khi ển h ệ th ống 
trong các ch ế độ v ận hành khác nhau. 
3.3.2 Cơ s ở lý thuy ết 
 Th ực hi ện gi ải pháp d ựa trên các c ơ s ở lý thuy ết: 
- Cấu trúc và thu ật toán hu ấn luy ện m ạng n ơron nhân t ạo 
- Mạng n ơron có c ấu trúc d ựa trên h ệ th ống suy lu ận m ờ (ANFIS) 
3.3.3 Thi ết k ế b ộ điều khi ển thích nghi cho b ộ điều t ốc 
turbine th ủy l ực 
 Kết h ợp b ộ nh ận d ạng ANFIS và một n ơron có c ấu trúc theo 
thu ật toán PID (PI) nh ằm t ạo ra m ột b ộ điều khi ển thích nghi cho đối 
tượng là mô hình turbine th ủy l ực phi tuy ến có tham s ố thay đổ i (nh ư 
chi ều cao c ột áp, công su ất ph ụ t ải điện). Ngoài ch ức n ăng nh ận 
dạng, ANFIS còn ước l ượng độ bi ến thiên c ủa đáp ứng theo tín hi ệu 
điều khi ển làm c ơ s ở để tính toán các gradient c ủa gi ải thu ật c ập nh ật 
tr ực tuy ến b ộ tr ọng s ố c ủa m ột n ơron tuy ến tính. T ức là, thông s ố c ủa 
bộ điều khi ển PID, PI s ẽ được điều ch ỉnh thích nghi trong quá trình 
điều khi ển nh ờ gi ải thu ật hu ấn luy ện tr ực tuy ến m ạng n ơron nhân 
tạo. Cấu trúc m ạch vòng điều khi ển được xây d ựng nh ư hình 3.22 
 Hình 3.22 Cấu trúc m ạch vòng điều khi ển khi s ử dụng NNC 
- B ộ nh ận d ạng tr ực ti ếp đố i t ượng s ử d ụng m ạng n ơron có c ấu trúc 
dựa trên h ệ th ống suy lu ận m ờ ANFIS (4-4-4-4-1), v ới ph ươ ng pháp 
hu ấn luy ện k ết h ợp gi ữa lan truy ền ng ược và bình ph ươ ng sai l ệch 
nh ỏ nh ất. 
 11 
- B ộ điều khi ển NNC là m ột n ơron có c ấu trúc theo thu ật toán c ủa b ộ 
điều khi ển PID (ho ặc PI v ới m ạch vòng điều khi ển công su ất) có c ấu 
trúc nh ư hình 3.25. 
 Hình 3.25 Cấu trúc b ộ điều khi ển PID n ơron (NNC) 
Trong đó các tr ọng s ố w ij c ủa m ạng n ơron s ẽ được c ập nh ật thích nghi 
trong quá trình làm vi ệc c ủa h ệ th ống theo ph ươ ng pháp gradient 
descent (có s ự k ết h ợp gi ữa tín hi ệu sai l ệch v ới t ốc độ bi ến thiên c ủa 
đáp ứng theo tín hi ệu điều khi ển (thông tin Jacobi được tính t ừ b ộ 
nh ận d ạng ANFIS)) điều đó c ũng có ngh ĩa là các thông s ố c ủa b ộ điều 
khi ển PID n ơron được c ập nh ật thích nghi theo s ự thay đổ i c ủa đố i 
tượng. 
Tín hi ệu điều khi ển: 
 ∂y( k ) 
uk(1)()+=+ uk wk ()+η kp ek ()m ∆∆ ee  +
 11 ∂u( k ) 1  1
 ∂y( k ) 
 +wk ( )+η ki ek ( ) m ∆ ee  ∆ + (3.109) 
 12 ∂u( k ) 2  2
 ∂y( k ) 
 +wk ( )+η kd ek ( ) m ∆ ee  ∆
 13 ∂u( k ) 3  3
3.3.7 Mô ph ỏng và k ết qu ả 
 Sử d ụng bộ điều khi ển NNC thay cho b ộ điều khi ển PID, PI ở 
các m ạch vòng điều khi ển t ốc độ và m ạch vòng điều khi ển công su ất 
tươ ng ứng, trong các tr ường h ợp h ệ th ống có các thông s ố thay đổ i. 
a. Đáp ứng c ủa m ạch vòng điều khi ển t ốc độ khi s ử d ụng NNC 
+ Tr ường h ợp 1 (Chi ều cao c ột áp ổn đị nh, ph ụ t ải thay đổ i độ t 
ng ột) 
- Đáp ứng m ạch vòng t ốc độ nh ư hình 3.33: 
 12 
 Hình 0.1 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H1 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.34: 
Hình 0.2 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I, K D c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H1 
+ Tr ường h ợp 2: (Chi ều cao c ột áp t ăng, ph ụ t ải thay đổ i độ t 
ng ột) 
- Đáp ứng m ạch vòng t ốc độ nh ư hình 3.35: 
 13 
 Hình 0.3 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng NNC trong 
 T/H2 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.36: 
Hình 0.4 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I, K D c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H2 
+ Tr ường h ợp 3: (Chi ều cao c ột áp gi ảm, ph ụ t ải thay đổ i độ t ng ột) 
- Đáp ứng m ạch vòng t ốc độ nh ư hình 3.37 
 14 
 Hình 0.5 Đáp ứng c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H3 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.38 
Hình 0.6 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I, K D c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H3 
 15 
So sánh ch ất l ượng điều khi ển m ạch vòng t ốc độ gi ữa hai b ộ điều 
khi ển PID và NNC trong cùng điều ki ện làm vi ệc được cho trong 
bảng 3.7 
Bảng 0.1 Thông s ố ch ất l ượng c ủa b ộ điều khi ển PID và NNC trong 
 mạch vòng t ốc độ 
b. Đáp ứng c ủa m ạch vòng điều khi ển công su ất khi s ử d ụng NNC 
+ Tr ường h ợp 1: 
- Đáp ứng công su ất nh ư hình 3.44 
Hình 0.7 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất v ới khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển NNC trong T/H1 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.45 
 16 
 Hình 0.8 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H1 
+ Tr ường h ợp 2: 
- Đáp ứng công su ất nh ư hình 3.46 
 Hình 0.9 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển NNC trong T/H2 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.47 
 17 
 Hình 0.10 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H2 
+ Tr ường h ợp 3: 
- Đáp ứng công su ất nh ư hình 3.48: 
 Hình 0.11 Đáp ứng c ủa m ạch vòng công su ất v ới khi s ử d ụng b ộ 
 điều khi ển NNC trong T/H3 
- Thông tin Jacobi và thông s ố b ộ điều khi ển NNC nh ư hình 3.49 
 18 
 Hình 0.12 Thông tin Jacobi và thông s ố K P, K I c ủa b ộ điều khi ển 
 NNC trong T/H3 
Thông s ố ch ất l ượng c ủa b ộ điều khi ển PI và NNC (trong cùng điều 
ki ện làm vi ệc) khi máy phát v ận hành n ối l ưới được cho trong b ảng 
3.8. 
Bảng 0.2 Thông s ố ch ất l ượng điều khi ển c ủa b ộ PI và b ộ NNC trong 
 ch ế độ n ối l ưới 
3.4 Kết lu ận ch ươ ng 3 
 Khi h ệ th ống turbine th ủy l ực có các thông s ố ổn đị nh (ho ặc thay 
đổi nh ỏ) trong quá trình làm vi ệc thì s ử d ụng b ộ điều khi ển PID, PI hoàn 
toàn đáp ứng được yêu c ầu ch ất l ượng đề ra. Sử d ụng b ộ điều khi ển 
PID, PI trong các tr ường h ợp h ệ th ống có chi ều cao c ột áp và ph ụ t ải 
điện thay đổi trong ph ạm vi r ộng (th ường g ặp ở các th ủy điện nh ỏ) cho 
đáp ứng dao độ ng m ạnh (có tr ường h ợp mất ổn đị nh). 
 19 
 Bộ điều khi ển thích nghi được thi ết k ế d ựa trên ANFIS nh ận d ạng 
tr ực ti ếp h ệ th ống k ết h ợp v ới n ơron có c ấu trúc PID và PI đã kh ắc ph ục 
được các hạn ch ế c ủa các b ộ điều khi ển PID, PI, nâng cao được ch ất 
lượng điều khi ển trong các tr ường h ợp h ệ th ống turbine th ủy l ực phi 
tuy ến có yếu t ố b ất định. 
 CH ƯƠ NG 4: XÂY D ỰNG MÔ HÌNH MÔ 
 PH ỎNG TH Ử NGHI ỆM 
4.1 Thi ết l ập mô hình h ệ th ống hardware-in-the-loop (HIL) 
 Hệ th ống mô ph ỏng HIL là cách th ức mô ph ỏng được s ử d ụng 
trong vi ệc phát tri ển và ki ểm tra các h ệ th ống th ời gian th ực. HIL 
trong lu ận án gồm hai quá trình song song, đó là quá trình mô ph ỏng 
hệ th ống hoàn toàn nh ư mô ph ỏng "off-line" và k ết h ợp v ới quá trình 
ho ạt độ ng c ủa các thi ết b ị trong mi ền th ời gian th ực qua card đa n ăng 
NI PCI MIO 16E-1. Thi ết b ị th ực ở đây là b ộ điều t ốc điện-th ủy l ực 
th ực t ế, và các c ảm bi ến đo v ị trí xi lanh. 
Hệ th ống mô ph ỏng HIL được tri ển khai nh ư hình 4.1 
 Hình 0.1 Mô hình t ổng quan h ệ th ống mô ph ỏng HIL 
4.2. Kết qu ả th ực nghi ệm 
 Quá trình th ực nghi ệm được ti ến hành ở các ch ế độ v ận hành 
và các điều ki ện khác nhau c ủa hệ th ống v ới các b ộ điều khi ển PID, 
PI, NNC. Kết qu ả c ụ th ể: 
+ K ết qu ả th ực nghi ệm ở ch ế độ v ận hành độc l ập 
 20 
Hình 4.15 Đặc tính th ực nghi ệm c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng 
 bộ điều khi ển PID trong T/H1 
Hình 4.16 Đặc tính th ực c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển NNC trong T/H1 
Hình 4.17 Đặc tính thực nghi ệm c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng 
 bộ điều khi ển PID trong T/H2 
 21 
 Hình 4.18 Đặc tính th ực c ủa m ạch vòng t ốc độ khi s ử d ụng b ộ điều 
 khi ển NNC trong T/H2 
+ K ết qu ả th ực nghi ệm ở ch ế độ v ận hành nối l ưới 
 Hình 4.23 Đặc tính th ực nghi ệm c ủa m ạch vòng công su ất khi s ử 
 dụng b ộ điều