Öngörücü kontrol modeli ile sulama kanallarında akımın regülasyonu

Abstract

Bu çalısmada açık kanallarda akısı regüle etmek için öngörücü kontrol modeline dayalı bir kontrol algoritması gelistirilmistir. Kanallardaki akısı ifade eden dogrusal olmayan kısmi türevsel denklemler dogrusal model haline getirilmistir. Öngörücü kontrolde bu dogrusal model kullanarak su seviyesindeki sapmaların ve kontrol hareketindeki dalgalanmaların en aza indirgenmesi hedeflenmis ve bunu basarmak içinde gelecekteki kontrol hareketleri referans alınmıstır. Öngörücü kontrol probleminde amaç fonksiyonu olarak dogrusal karesel fonksiyon kullanılmıstır. Gelistirilen öngörücü kontrol modelinin performans degerlendirmesi için 7 kapaklı ve 6 havuzlu bir açık kanal örnegi ele alınarak bu modelin simülasyonu yapılmıstır. Simülasyondan elde edilen sonuçların geçerliligini ispatlamak için bu örnek kanala dogrusal karesel regülatör ve dogrusal Gaussian teknikleride uygulanmıstır. Her üç kontrol modelinden elde edilen sonuçlar karsılastırılmıs ve önemli bir farkın olmadıgı görülmüstür. Uygulanmasının kolay olması, fazladan bir durum kestiricisine gerek duymaması ve suyun membadan mansap kısmına ulasmasındaki gecikme zamanını çok iyi kontrol etmesi nedeniyle öngörücü kontrol teknigi diger kontrol tekniklerine bir alternatif model olarak kabul edilmistir.

In this study, a model predictive controller is developed for regulation of flow in openchannels. The equations of open-channel flow were linearized using a finite-difference approximation of the original nonlinear partial differential equations. This linear model was used to design a model predictive control for minimizing deviations in flow depth and changing in gate openings. To accomplish this, future control actions in the system was taken into account. As an objective function, a linear quadartic function was used. An example problem with 7 gates and 6 pools was simulated for evaluation purposes. To verify the results, also linear quadratic regulator and linar quadratic Gaussian controller was designed and simulated with the same example canal. The results from linear quadratic models were compared to the results from model predictive control. There was no significant differences between the results of the models. Model predictive control can be an alterntive to the other kontrol techniques because it is easy to apply to open-channels, it does not need an estimator, and it can handle delay-times in open-channels.