هوشمندسازی شیر فشارشکن برای کاهش نوسان فشار ناشی از چکش ‌آبی در شبکه توزیع آب با استفاده از خطی‌سازی ورودی- خروجی با بازخورد

استفاده از شیرهای فشارشکن به‌منظور کاهش فشار سیستم‌های توزیع آب به حداقل مقدار موردنیاز، یکی از موثرترین راه‌‌ها برای کاهش نشت است. باز و بسته شدن شیرها، روشن و خاموش شدن پمپ و نوسان مصرف آب توسط یک مصرف‌کننده بزرگ، باعث به‌ وجود آمدن جریان‌‌های گذرا می‌شود. تقابل بین جریان‌‌گذرا و یک شیر فشارشکن با تنظیم شیر سوزنی ثابت، ممکن است موجب تشدید امواج فشاری در سیستم توزیع آب شود. استفاده از شیرهای فشارشکن هوشمند می‌تواند نوسان فشار را محدود کند. در این پژوهش، خطی‌سازی ورودی خروجی با بازخورد برای کنترل هوشمند شیر فشارشکن استفاده شد. نتایج این روش با نتایج استفاده از شیر فشارشکن با cnvs و کنترل‌کننده pid مقایسه شد. برای ارزیابی روش‌‌های پیشنهادی، یک شبکه نظری برگرفته شده از مراجع، استفاده شد. مصارف شبکه شامل مشترکین عادی و یک مصرف‌کننده بزرگ صنعتی بود. جریان چکش آبی ناشی از تغییرات مصرف، عملکرد شیر فشارشکن با cnvs، روش iofl و کنترل‌کننده pid در نرم‌افزار سیمیولینک مدل‌سازی شد. نوسان هد در محل خروج شیر فشارشکن در cnvs از 18 تا 28 متر، در کنترل‌کننده pid و روش iofl، 26 تا 28 متر بود. همچنین نتایج نشان داد که روش iofl، نوسانات ملایم‌تر و کمتری نسبت به pid دارد. خطای جذر میانگین مربعات هد در محل خروج شیر با cnvs، کنترل‌کننده pid و iofl به‌ترتیب برابر 1.6، 0.32 و 0.28 بود. بنابراین، روش iofl، خطای کمتر و عملکرد بهتری نسبت به pid داشت. همچنین این روش با تبدیل معادلات غیرخطی سیستم به معادلات خطی، عملیات محاسباتی ساده‌تری داشت.

making a smart pressure reducing valve for reducing pressure fluctuation caused by water hammer in water distribution network using input-output feedback linearization

using pressure reducing valves to reduce the pressure in water distribution systems to the minimum of required value is one of the most effective ways for leakage reduction. valve opening/closing, switching a pump on/off and water consumption fluctuation by a large consumer cause transient flows. interference between transient flow and a prv with constant needlevalve setting may intensify pressure waves in wds. applying smart prvs can limitpressure fluctuation. in this research, inputoutput feedback linearization method has been used for smart prv control. the results of this method have been compared with prv with cnvs and proportionalintegralderivative controller. a theoretical network taken from references was used to evaluate the proposed methods. network demands include normal consumers and an industrial large consumer. water hammer caused by consumption variations, prv with cnvs operation, iofl method and pid controllers were modeled in simulink. prv outlet head fluctuation in prv with cnvs is 18 to 28 m in pid controller and in iofl method are 26 to 28 m. also, the results showed that the iofl method has smoother and less fluctuation than pid. rootmeansquare error for prv outlet head in cnvs, pid controller and iofl is 1.6, 0.32 and 0.28, respectively. therefore, iofl method has less error and better performance than pid. also, this method has simpler computational operations by converting nonlinear system equations to linear equations.