کنترل مد لغزشی توربین گازی مبتنی بر رویت‌گر تطبیقی غیرخطی

با توجه به نقش حساس و پر اهمیتی که توربین‏های گازی در صنایع تولیدی مادر ایفا می کنند، پایش عملکرد آن ها اهمیت بسیار داشته زیرا این امر می تواند در پیش گیری از بروز خسارت‏های سنگین مالی به صنایع مادر و افزایش عمر مفید توربین ها موثر باشد. یکی از قسمت‏های مهم توربین های گازی محفظه‏ی احتراق بوده که پایش وضعیت آن از لحاظ فشار و دما حائز اهمیت است و می‏تواند به طور مستقیم در عمر مفید توربین تاثیر گذار باشد. اما برخلاف اهمیت بالای کمیت فشار محفظه ی احتراق، امکان اندازه گیری آن توسط سنسور وجود ندارد. بنابراین انتظار می رود که با در اختیار داشتن متغیر فشار تخمین زده شده بتوان به عملکرد و پایداری نسبی بیشتری نسبت به روش هایی که امکان دسترسی به متغیر فشار را ندارد، دست یافت. از این رو در این تحقیق ابتدا یک مدل دینامیکی غیرخطی مناسب با نظر گرفتن خروجی های توان تولیدی و دمای گاز خروجی انتخاب شده است. در ادامه برای تخمین متغیرهای حالت توربین که شامل فشار و دمای محفظه ی احتراق هستند یک رویت گر غیرخطی مبتنی بر روش سطح لغزش تطبیقی طراحی گردیده است. سپس با به کار گیری متغیرهای حالت تخمین زده شده و طراحی کنترل کننده ی مد لغزشی، توان تولیدی و دمای گاز خروجی به مقدار مطلوب همگرا خواهند شد. در این مقاله پایداری سیستم حلقه بسته شامل رویت گر و کنترل کننده به کمک روش لیاپانوف بررسی و تضمین می گردد. در انتها صحت نتایج به کمک شبیه‏سازی در محیط سیمولینک متلب بررسی خواهد شد.

sliding mode control of gas turbine based on adaptive nonlinear observer

according to the critical role of gas turbines in the industry, monitoring the performance of gas turbines is an important issue since it can prevent unexpected shutdowns and the serious consequent financial harms. one of the most important parts of a gas turbine is the combustion chamber. although the internal pressure and temperature of the combustion chamber can directly affect the performance and useful life of this part, however, it is not possible to measure it directly through sensors. therefore, estimation of pressure variable is a good choice to achieve greater performance and more relative stability comparing with the methods in which there is no access to the internal pressure of the chamber. in this research, a suitable nonlinear dynamic model with produced power and exhausted gas temperature as its outputs is chosen. thereafter, an adaptive surface sliding observer is designed in order to estimate the combustion pressure and temperature which are the state variables of the gas turbine. afterward, utilizing a sliding mode controller and applying the estimated states, the produced power and exhaustion gas temperature of the gas turbine is controlled. in this paper, the stability of the closedloop system in the presence of the state observer through the lyapunov approach is guaranteed. finally, simulation results are provided to verify the validity and efficiency of the proposed method.