توسعه سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز تناسبی-انتگرالی و ارزیابی عملکرد آن در بهبود بهره‌برداری کانال اصلی شبکه آبیاری آبشار اصفهان

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 0.11 تا 0.14، 0.0013 تا 0.0182 و 0.0001 تا 0.0011 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.

developing a decentralized proportional-integral automatic control system and evaluating its performance in improving the operation of the abshar irrigation district’ main canal

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.