عنوان پایان‌نامه
طراحی تقاضامدار کانال‌های آبیاری مبتنی بر خودکارسازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - سازه های آبی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6804;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73583;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6804;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73583
- تاریخ دفاع
- ۲۷ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- سامان نیک مهر
- استاد راهنما
- عاطفه پرورش ریزی
- چکیده
- مدیریت و بهره برداری ضعیف در شبکه های آبیاری منجر به تحویل و توزیع نامناسب آب در کانال ها و انشعابات شبکه می‌شود. یکی از راه های ممکن برای بهبود عملکرد و افزایش انعطاف‌پذیری تحویل آب در زمان و مکان مناسب در کانال‌های آبیاری، خودکارسازی کانال‌ها است. در مطالعه حاضر اثر مشخصات هندسی کانال اصلی شبکه آبیاری کوثر به منظور ارتقای عملکرد سامانه های کنترل خودکار مورد بررسی قرار گرفته شده است. اثر مشخصات هندسی کانال در سناریو های متعدد شامل 8 شیب طولی و 5 شیب جانبی کانال، بر روی رفتار جریان آب و تنظیم کنترل‌کننده ها، در نظر گرفته شده است. به منظور طراحی الگوریتم کنترل، از دو سامانه کنترل خوکار شامل کنترل‌کننده موضعی بالادست با تکنیک تناسبی-انتگرالی (PI) پس‌خورد و کنترل‌کننده پایین‌دست فاصله‌دار با تکنیک تناسبی-انتگرالی (PI) پس‌خورد + پیش‌‌خورد و دی‌کوپلینگ استفاده شده است. الگوریتم این کنترل‌کننده در قالب سه m-file در نرم‌افزار مت‌لب نوشته شده و با مدل هیدرودینامیک سوبک تلفیق شد، تا فرآیند کنترل انجام گیرد. در این مطالعه برای تنظیم کنترل‌کننده از مشخصه‌های کانال استفاده شد که این مشخصه‌ها با استفاده از رویکرد جدید فرآیند شناسایی سیستم بدست آمد. عملکرد کنترل‌کننده در سناریوهای مختلف با ارزیابی شاخص‌های عملکرد شاخص‌های ماکزیمم قدر مطلق خطا (MAE) و انتگرال قدر مطلق بزرگی خطا (IAE) صورت گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش شیب طولی کانال، مقدار شاخص انتگرال قدر مطلق بزرگی خطا، برای هر دو سامانه کنترلی طراحی شده، کاهش یافته و همچنین با کاهش شیب جانبی کانال عملکرد هر دو سامانه کنترلی بهبود یافته اند. نهایتا نتایج نشان داد که الگوریتم کنترلی فاصله دار پایین دست از دقت بالاتر و عملکرد بهتری در تنظیم سطح آب برخوردار بوده و متناسب با این الگوریتم کنترل، شیب طولی کانال نسبت به شیب اولیه طراحی شده کانال اصلی، کاهش یافته و همچنین شیب جانبی کانال نیز نسبت به شیب جانبی اولیه ملایم تر شده است.
- Abstract
- Poor operation and management of irrigation networks result to inadequate water delivery and inappropriate distribution in canal and branch of networks. One of the possible ways for iRProving water delivery performance and increasing its flexibility at the right time and place in irrigation canals is the canal automation. Using the programmable logic controller (PLC) is one of the best and efficient solutions for automation of irrigation canals. On the other hands, Irrigation canal ordinary designs are done without control systems within networks. This may reduce the effectiveness of control in the irrigation networks. In this study, the effect of the geometry main canal of Kosar irrigation network has been investigated to iRProve the performance of automated control systems. The effect of the geometry of the canal is considered in several scenarios contains 8 longitudinal slope and 5 side slope. In order to design the control algorithm, two automated control system is designed consists of upstream local controller with PI technique and distant downstream Proportional Integral feedback and feed forward control with decouplers. The control algorithm is programmed in three m-files in MATLAB software and was connected to the SOBEK Canal Flow module through the SOBEK Real Time Control module. In this research, the canal characteristics were used to tune this controller and the system identification as a new method was applied for determining canal characteristics. Controller performance in various scenarios was evaluated with coRPutation performance indexes: Maximum Absolute Error (MAE) and Integral of Absolute Magnitude of Error (IAE). The results showed that by increasing in longitudinal slope of canal, based on the integral of the absolute magnitude of the error (IAE), the amount of error have decreased in both control algorithms. Also the performances of both control systems have iRProved by reducing side slope of canal.
