پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 161 |
| تعداد شماره‌ها | 6,573 |
| تعداد مقالات | 71,037 |
| تعداد مشاهده مقاله | 125,520,991 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,780,557 |
توسعه سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز تناسبی-انتگرالی و ارزیابی عملکرد آن در بهبود بهره‌برداری کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار اصفهان | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 55، شماره 5، مرداد 1403، صفحه 729-747 اصل مقاله (2.28 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2024.373316.669671 | ||
| نویسندگان | ||
| سید محمد احمدی1؛ سید مهدی هاشمی شاهدانی* 2؛ جابر سلطانی3؛ مریم وراوی پور3 | ||
| 1گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، | ||
| 2گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران | ||
| 3گروه مهندسی آب، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش ضمن توسعه الگوریتم کنترل خودکار تناسبی-انتگرالی (PI)، به عنوان سامانه کنترل خودکار بهره‌برداری کانال اصلی شاخه شمالی شبکه آبیاری آبشار، عملکرد آن تحت سناریوهای بهره‌برداری کم‌آبی ارزیابی شد. در این راستا اقدامات صورت گرفته در راستا تحقق اهداف تحقیق عبارتند از 1) توسعه مدل شبیه‌ساز هیدرولیک جریان در کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار با استفاده از مدل ریاضی ساده شده انتگرالی – تاخیری (ID)، 2) توسعه مدل بهره‌برداری کنترل خودکار غیرمتمرکز PI و 3) کوپل مدل بهره‌برداری خودکار با مدل شبیه‌ساز هیدرولیکی در محیط MATLAB و تعیین ضرائب تناسبی و انتگرالی هر کدام از کنترل‌گرهای این سامانه با روش تشخیص سیستم، 4) شبیه‌سازی وضعیت بهره‌برداری با بهره‌گیری از سامانه خودکار طراحی شده تحت سناریوهای بهره‌برداری نرمال، کم‌آبی و کم‌آبی شدید همراه با نوسانات ورودی. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که کنترل‌گر توانایی قابل قبولی در پیاده‌سازی بهره‌برداری مطلوب تحت سناریوی نرمال داشته و شاخص‌های ارزیابی عملکرد MAE، IAE و STE به ترتیب در محدوده 11/0 تا 14/0، 0013/0 تا 0182/0 و 0001/0 تا 0011/0 نوسان داشته است. با ظهور کم‌آبی در سناریوی اول و تشدید آن در سناریوی دوم بهره‌برداری شرایط توزیع آب در آبگیرهای بالادستی شبکه مطلوب ولی در آبگیرهای پایین‌دستی غیر مطمئن ارزیابی شد و مقادیر حداکثر خطای محاسبه شده در بازه‌های پایین‌دستی به‌ترتیب در محدوده 10- تا 20- و 35- تا 45- سانتی‌متر متغیر بود. نتایج نشان داد کنترل‌گر تاثیر کم آبی و نوسانات ورودی را به سمت پایین‌دست منتقل می‌کند و نتیجه آن توزیع آب سطحی مطلوب برای بالادست و توزیع نامناسب در آبگیرهای پایین‌دست بود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| سامانه بهره‌برداری؛ شبیه‌سازی توزیع آب سطحی؛ کنترل‌گر تناسبی-انتگرالی؛ مدیریت کم‌آبی؛ خودکارسازی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Developing a decentralized proportional-integral automatic control system and evaluating its performance in improving the operation of the Abshar irrigation district’ main canal | ||
| نویسندگان [English] | ||
| S. Mohammad Ahmadi1؛ S. Mehdy Hashemy Shahdany2؛ Jaber Soltani3؛ Maryam Varavipour3 | ||
| 1Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Technology, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, | ||
| 2Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Technology, University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran | ||
| 3Dept. of Water Engineering, Faculty of Agricultural Technology (Aburaihan), University College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, the performance of a Proportional-Integral (PI) automatic control system for the operation of the main channel of the northern branch of the Abshar irrigation network was evaluated under low-water operation scenarios. The actions taken to achieve the research objectives included:1) Development of a hydraulic flow simulation model in the main channel of the Abshar irrigation network using a simplified Integral-Delay (ID) mathematical model. 2) Development of a decentralized PI automatic control operation model. 3) Coupling the automatic operation control model with the hydraulic simulation model in MATLAB and determining the proportional and integral coefficients of each controller using system identification methods. 4) Simulation of the operation status using the designed automatic system under normal, low-water, and severe low-water operation scenarios with input fluctuations. The simulation results demonstrated that the controller had acceptable capability in implementing desirable operation under normal operation scenarios, with performance evaluation indices MAE, IAE, and STE fluctuating within the ranges of 0.11 to 0.140, 0.0013 to 0.0182, and 0.0001 to 0.0011, respectively. With the emergence of low-water scenarios and their intensification, water distribution conditions were assessed as desirable in upstream intakes but uncertain in downstream intakes. The calculated maximum error values in the lower intervals ranged from -10 to -20 and -35 to -45 centimeters, respectively. The results showed that the controller transferred the effects of low-water conditions and inflow fluctuations downstream, resulting in desirable surface water distribution for upstream intakes but inappropriate distribution for downstream intakes. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Operation System, Surface Water Distribution Simulation, Proportional-Integral Controller, Water shortage Management, Automation | ||
| مراجع | ||
|
Arauz, T., Maestre, J. M., Tian, X., & Guan, G. (2020). Design of PI controllers for irrigation canals based on linear matrix inequalities. Water, 12(3), 855. Bayat, F., Ghodousi, H., Shahverdi, K., & (2022). Operation of irrigation canals using intelligent methods. Environmental Sciences, 20(1), 57-76. Burt, C. M., Mills, R., Khalsa, R. D., & (1998). Improved proportional-integral (PI) logic for canal automation. Journal of irrigation and drainage engineering, 124(1), 53-57. Dejen, Z. A. (2015). Hydraulic and operational performance of irrigation schemes in view of water saving and sustainability: sugar estates and community managed schemes In Ethiopia. Wageningen University and Research. Ghumman, A., Ahmad, S., Rahman, S., & Khan, Z. (2018). Investigating management of irrigation water in the upstream control system of the upper swat canal. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Civil Engineering, 42, 153-14. Hashemi, S., & Orojloo, M. (2018). Comparing Performance of the Nyrpic Module Off-takes with Proportional Systems (LAT) within Inflow Fluctuations (A Case Study in Roodasht Main Irrigation Canal, Zayanderood Basin). Irrigation and Drainage Structures Engineering Research, 19(70), 1-16 (in persian). Hashemy, S., & Van Overloop, P. (2013). Applying decentralized water level difference control for operation of the Dez main canal under water shortage. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(12), 1037-1044. Jamali, S., & Monem, M. J. (2014). PID Controller Tuning Using Genetic Algorithms to Control the Water Level. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 8(3), 581-590 (in persian). Kaghazchi, A., Shahdany, S. M. H., Roozbahani, A., & (2021). Simulation and evaluation of agricultural water distribution and delivery systems with a Hybrid Bayesian network model. Agricultural Water Management, 245, 106578. Litrico, X., Malaterre, P.-O., Baume, J.-P., Vion, P.-Y., & Ribot-Bruno, J. (2007). Automatic tuning of PI controllers for an irrigation canal pool. Journal of irrigation and drainage engineering, 133(1), 27-37. Marashi, A., Kouchakzadeh, S., Yonesi, H. A., & (2023). Rotary gate discharge determination for inclusive data from free to submerged flow conditions using ENN, ENN–GA, and SVM–SA. Journal of Hydroinformatics. Miltenburg, I. (2008). Determination of canal characteristics with experimental modeling. Delft University of Technology. Ooi, S. K., & Weyer, E. (2008). Control design for an irrigation channel from physical data. Control Engineering Practice, 16(9), 1132-1150. Rahparast, D., & Hashemy S, S. M. (2024). Spatiotemporal Assessment Model for Manual Operation Systems' Technical Performance in Surface Water Distribution Under Water Scarcity Scenarios. Water Resources Management, 1-18. Schuurmans, J., Schuurmans, W., Berger, H., Meulenberg, M., & Brouwer, R. (1997). Control of water levels in the meuse river. Journal of irrigation and drainage engineering, 123(3), 180-184. Seyedmousavi, S. M., parvaresh Rizi, A., & Isapour, S. (2015). Improving the Coefficients of Proportional-Integral Controller Based On System Identification Process on Doosti Irrigation Network. Water and Soil, 29(4), 850-860 (in persian). Shahverdi, K., Maestre, J., Alamiyan-Harandi, F., & Tian, X. (2020). Generalizing fuzzy SARSA learning for real-time operation of irrigation canals. Water, 12(9), 2407. Shahverdi, K., Mollazeiynali, H., Marofi, M., & (2023). Design of Operation Strategy for Canal Structures. Journal of Hydraulics, 18(4), 35-48. Shahverdi, K., & Monem, M. J. (2022). Irrigation canal control using enhanced fuzzy SARSA learning. Irrigation and Drainage, 71(3), 766-775. Soler, J., Gamazo, P., Rodellar, J., & Gómez, M. (2015). Operation of an irrigation canal by means of the passive canal control. Irrigation science, 33, 95-106. Van Overloop, P.-J. (2006). Model predictive control on open water systems. IOS Press, Delft University of Technology. Van Overloop, P., Miltenburg, I., Clemmens, A., & Strand, R. (2008). Identification of pool characteristics of irrigation canals. World Environmental and Water Resources Congress 2008: Ahupua'A, Zamani, S., Parvaresh Rizi, A., Isapoor, S., & (2015). The effect of design parameters of an irrigation canal on tuning of coefficients and performance of a PI controller. Irrigation and Drainage, 64(4), 519-534. Zamani, S., Parvaresh Rizi, A., & Isapour, S. (2014). Effect of Bottom Slope on Determining Optimum Coefficients and Performance of PID Controller in Irrigation Canals [Research]. Journal of Water and Soil Science, 17(66), 185-197 (in persian). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 168 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 116 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب