ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

استخدام المتحكم العائم لتحسين التحكم بأنظمة التكييف متغير الحجم بهدف توفير الاستهلاك الكهربائي

Improving control in VAV systems using fuzzy logic controller to saving electrical energy

2318   1   35   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2016
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

شكلت الطاقة الكهربائية عنصراً هاما في تطور البشرية، لكن ترافق استهلاكها مع تهديدات للبيئة بسبب الاعتماد على الوقود الأحفوري كمصدر أساسي لها. و في حين مايزال استخدام الطاقات المتجددة محدوداً و ذو تكلفة تأسيسية عالية، يجري التوجه بشكل واضح إلى الترشيد في استهلاك الطاقة الكهربائية بمراقبتها و التحكم بتجهيزاتها بحيث تحقق المطلوب بأقل استهلاك ممكن. من المعلوم أن الاستهلاك الأكبر للطاقة في الأبنية يجري في قطاع التكييف، و بالتالي فإن أي توفير في الاستهلاك الكهربائي في هذا القطاع سيؤدي إلى التوفير في الاستهلاك الكهربائي الإجمالي للبناء وذلك يتم من خلال منظومة التحكم به. أنظمة التحكم الكهربائي في تطور مستمر و يجب استغلالها و المساهمة في تطويرها لتحقيق وفراً في استهلاك الطاقة الكهربائية. تم في هذا البحث إجراء دراسة التحكم في نظام تكييف ذو حجم هواء متغير مع تصميم متحكم عائم لقيادة مروحة التزويد المركزية بحيث يتم تخفيض استهلاكها مع المحافظة على دورها، و قد تم ذلك من خلال تصميم نموذج فيزيائي مصغر لمروحة نظام التكييف مع الأدوات و البرمجيات المصممة لتبيان وفر الطاقة الكهربائية الذي نحصل عليه باستخدام المتحكم العائم المصمم.


ملخص البحث
تناول البحث موضوع استخدام المتحكم العائم لتحسين التحكم بأنظمة التكييف متغير الحجم بهدف توفير الاستهلاك الكهربائي. يشكل الاستهلاك الكهربائي في أنظمة التكييف جزءاً كبيراً من الاستهلاك الكلي للطاقة في المباني، وبالتالي فإن تحسين التحكم في هذه الأنظمة يمكن أن يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة. تم تصميم نموذج فيزيائي مصغر لنظام التكييف مع مروحة تزويد مركزية، وتم استخدام متحكم عائم للتحكم بسرعة المروحة بناءً على متغيرات الضغط والتدفق. أظهرت النتائج أن استخدام المتحكم العائم يمكن أن يوفر حتى 75% من الاستهلاك الكهربائي مقارنةً بتشغيل المروحة بسرعة ثابتة، و63% مقارنةً باستخدام التحكم التقليدي بالضغط. تم تطبيق هذه التقنية في مشروع وردة مسار في دمشق، حيث أظهرت النتائج توفيراً سنوياً يصل إلى 49% من استهلاك الطاقة الكهربائية للمروحة. يوصي البحث بتعميم هذه التقنية على باقي أجزاء نظام التكييف لتحقيق توفير أكبر في استهلاك الطاقة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يعتبر البحث مهماً في مجال تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في أنظمة التكييف، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات العملية التي قد تواجه تطبيق المتحكم العائم في أنظمة التكييف الكبيرة والمعقدة. ثانياً، كان من الممكن تقديم تحليل اقتصادي مفصل يوضح تكلفة تنفيذ هذه التقنية مقارنةً بالتوفير المتوقع في استهلاك الطاقة. ثالثاً، يفضل إجراء تجارب إضافية على نطاق أوسع وفي ظروف تشغيل مختلفة للتحقق من فعالية المتحكم العائم في بيئات متنوعة. بشكل عام، البحث يقدم مساهمة قيمة في مجال إدارة الطاقة، ولكن يتطلب المزيد من الدراسات لتأكيد النتائج وتعميمها على نطاق أوسع.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي من البحث هو تحسين التحكم بأنظمة التكييف متغير الحجم باستخدام متحكم عائم لتوفير الاستهلاك الكهربائي.

  2. ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟

    النتائج الرئيسية هي أن استخدام المتحكم العائم يمكن أن يوفر حتى 75% من الاستهلاك الكهربائي مقارنةً بتشغيل المروحة بسرعة ثابتة، و63% مقارنةً باستخدام التحكم التقليدي بالضغط.

  3. أين تم تطبيق نتائج الدراسة عملياً؟

    تم تطبيق نتائج الدراسة عملياً في مشروع وردة مسار في دمشق، حيث أظهرت النتائج توفيراً سنوياً يصل إلى 49% من استهلاك الطاقة الكهربائية للمروحة.

  4. ما هي التوصيات التي قدمها البحث؟

    البحث يوصي بتعميم تقنية المتحكم العائم على باقي أجزاء نظام التكييف لتحقيق توفير أكبر في استهلاك الطاقة، واستخدام المعالجة العائمة ضمن الحاسوب لتحقيق سرعة معالجة عالية.


المراجع المستخدمة
KOLOKOTSAA, D; STAVRAKAKISB, G.S; KALAITZAKISB, K; AGORISC, D. Genetic algorithms optimized fuzzy controller for the indoor environmental management in buildings implemented using PLC and local operating network. Engineering Applications of Artificial Intelligence Greece. Vol. 15, 2002, 417–428
PARAMESHWARAN, R; KARUNAKARAN, R; VINU RAJA KUMAR, C; INIYAN, S. Energy conservative building air conditioning system controlled and optimized using fuzzy-genetic algorithm. Energy and Buildings India. Vol. 42, 2010, 745– 762
BEHROOZ, F; RAMLI, A; SAMSUDIN, K. A survey on applying different control methods approach in building automation systems to obtain more energy efficiency. International Journal of the Physical Sciences Malaysia. Vol. 6(9), 2011, 2308- 2314
قيم البحث

اقرأ أيضاً

تزايد االعتماد على مصادر الطاقات الجديدة والمتجددة من أجل الحصول على الطاقة الكهربائية بدون استخدام مصادر الوقود الأحفوري التقليدية وبالتالي حل مشاكل أزمة الطاقة العالمية وأيضا ً الحفاظ على بيئة نظيفة من خلال محاربة أخطار الاحتباس الحراري ونتائجه ا لسلبية , وتعتبر طاقة الرياح إحدى أهم هذه الطاقات البديلة. وسوف نعمل في هذا البحث من أجل التحكم باستطاعة عنفة ريحية ذات سرعة متغيرة عن طريق التحكم بزاوية الميلان بهدف تنظيم الاستطاعة والتحكم بالسرعة الدورانية بهدف أمثلة الاستطاعة حيث سنقوم باستخدام متحكم ضبابي بزاوية الميلان عوضا عن المتحكمات التقليدية مما يتوقع منه تحسين استجابة النظام وتأمين سهولة في التطبيق والتعديل ووانخفاض في الكلفة. من خلال الدراسة المرجعية توصلنا إلى النتيجة التي بينت بأن أغلب الدراسات السابقة في نظم طاقة الرياح المتطورة تناولت التحكم باستطاعة عنفة ريحية باستخدام متحكمات تقليدية من نوع PI أو PID .تظهر لدينا المشكلة بالحاجة إلى معرفة النموذج الرياضي الدقيق للنظام, حيث تعتمد المتحكمات التقليدية بالعنفات الريحية التي تعمل على سرعة متغيرة على وجود نماذج رياضية قد تكون معقدة وغير خطية وتهمل في كثير من الأحيان الظواهر الفيزيائية كالاشباع المغناطيسي مثال مما يؤدي إلى تعقيد في الحساب وأداء غير متوقع للنظام المقاد. يهدف البحث المقترح إلى تقديم دراسة كاملة عن طريق النمذجة والمحاكاة باستخدام الـMatlab عن استخدام المتحكم الضبابي للتحكم باستطاعة عنفة ريحية حيث سيتم تصميم متحكمات تقليدية من نوع PI للتحكم بزاوية الميلان والتحكم بالسرعة الدورانية ومتحكمات ضبابية تقليدية للتحكم بزاوية الميلان وسيتم الحصول على النتائج ومقارنتها ثم مناقشتها واستخالص النتائج منها. بينت نتائج البحث أ التحكم الضبابي يحسن في سلوك الحالة العابرة إلا أن سلوك الحالة المستقرة سيكون أفضل في حال استخدام نظام تقليدي وعليه لا يمكن للتحكم الضبابي ان يحل فعليا مكان المتحكم التقليدي استنادا إلى ما توصلناه من نتائج.
يعد قطاع المباني من أبرز القطاعات المستهلكة للطاقة، فبالإضافة إلى الإنارة أصبح موضوع التكييف من الضروريات في جميع المباني سواء منها السكنية أو الإدارية والخدماتية الخاصة منها والعامة، وذلك لتوفير ظروف الراحة المناسبة للموظفين والعمال وتحسين الإنتاجية بأقل التكاليف الممكنة. يهدف هذا البحث إلى دراسة التحكم بكميات الهواء الجديد والمطرود في القاعات التدريسية والصالات الكبيرة بشكل عام ذات العدد المتغير للأشخاص المتواجدين فيها، من خلال ضبط كميات الهواء الجديد والمطرود تبعاً لإشغالية المكان من خلال تجهيزات تقيس كمية ثاني أكسيد الكربون في المكان المدروس وبالتالي التحكم بكمية الهواء الجديد والمطرود. تم إجراء دراسة تطبيقية واقتصادية لاستخدام نظم التحكم تلك وتم استخلاص مجموعة من النتائج والاستنتاجات.
تم طرح مشكلة تحسين راحة الركوب بعربة متحركة بالتحكم بقوة تخميد الاهتزاز الناتج عن تعرجات الطريق تحكماً ذي النمط المنزلق ضمن نظام تعليق نصف الفعال بدرجتي حرية . أُعطي نموذج ديناميكي لنظام التعليق و تم استخدام التخميد الميكانيكي غير الفعال لتقليل ال تذبذب و التخميد نصف الفعال بالتحكم بالنمط المنزلق و اقتراح طريقة جديدة عبر استخدام التحكم الإشرافي العائم على تحكم بالنمط المنزلق لتخفيض التذبذب. صممت محاكاة بماتلاب Matlab/Simulink مع شروط داخلية معطاة و استخدمت طريقة حسابية رياضية لمقارنة و تقييم نجاح الطريقة الجديدة مع سابقاتها من طرق التحكم لنجد تخفيضاً بالتذبذب حققته الطريقة الإشرافية المقترحة و اقتراب أكثر لتسارع اهتزاز عربة الركاب نحو الصفر. يتكيف المتحكم المشرف مع حالة تغيير مواصفات العربة عبر آلية مضافة بالبحث لضبط البارامترات لنظام التعليق الجديد آلياً تتضمن مرحلتي ضبط.
استخدم المتحكم ذو المنطق العائم بهدف ربط النظام الكهروضوئي PV بالشبكة الكهربائية عبر مبدل ثلاثي الطور مقاد (عاكس),إذ يقوم هذا المتحكم بملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى وحقن أكبر استطاعة ممكنة من نظام PV إلى الشبكة؛ وذلك عن طريق تحديد زاوية القدح الواجب ت طبيقها على القواطع، و قد اختيرت المتحولات اللغوية حتى يحدد مقدار التغيير في زاوية القدح للمبدل لملاحقة الاستطاعة العظمى.
يعد جهاز متحكم سريان الاستطاعة الموحدة Unified Power Flow Controller (UPFC) أحد أهم أجهزة نقل التيار المتناوب المرنة (FACTS) Flexible AC Transmission Systems استخداماً في التحكم بسريان الاستطاعة وتحسين استقرار نظام القدرة. وللحصول على الفوائد المذكور ة لهذا الجهاز يجب تصميم نظام تحكم ملائم للتحكم به. يقترح بحثنا تصميم نظام تحكم يعتمد على نظرية التحكم العشوائي (Fuzzy Logic) للتحكم بجهاز الـ UPFC. يستخدم نظام التحكم المقترح للتحكم والتنسيق بين إشارتي مطال جهد وزاوية طور قالبة منبع الجهد التي تمثل جهاز الـ UPFC، حيث تستخدم هاتان الإشارتان للتحكم بسريان الاستطاعة الفعلية والردية في خط النقل. وللتحقق من صلاحية وفعالية نظام التحكم المقترح وفعاليته، تمت نمذجة نظام قدرة مزدوج الخط موصول بشبكة لا نهائية الاستطاعة مزودة بجهاز UPFC باستخدام برنامج النمذجة والمحاكاة (PSCAD/EMTDC). ثم تمت محاكاة سلوك هذا الجهاز مع نظام التحكم المقترح في حالة حدوث عطل ثلاثي الطور مع الأرض. وقد أظهرت نتائج النمذجة والمحاكاة التي حصلنا عليها فعالية جهاز الـ UPFC مع نظام التحكم المتقرح في تحسين استقرار نظام القدرة الكهربائية عند حدوث العطل ثلاثي الطور مع الأرض. كما أظهرت هذه النتائج قوة هذا النوع من التحكم ومتانته وتفوقه مقارنة بالمتحكم التقليدي (PI)، بالإضافة إلى أنه يضمن استقرار الحلقة المغلفة لنظام التحكم من خلال سلوك متابعة جيد.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا