28092

پياده سازي سخت افزاري سيستم كنترل توربين گاز 25 مگاوات و تست سخت افزار در حلقه

كارشناسي ارشد

مهندسي مكاميك

1399

1401/12/23

مرتضي منتظري

مكانيك

امروزه توربين¬هاي گازي چه در زمينه حمل‌ونقل هوايي و چه در زمينه توليد توان، نقش مهمي در زندگي انسان دارند. موتورهاي توربيني به دليل محدوديت¬هاي عملكردي نظير ماكسيمم دماي توربين، سرعت و شتاب شفت¬ها و ... نيازمند سيستم كنترلي دقيق هستند كه در هرلحظه، خروجي¬هاي كنترلي موردنظر را تنظيم كند. در هر سيستم كنترلي، يكي از روش¬هاي بسيار مهم جهت اطمينان از طراحي سيستم كنترلي، تست سخت¬افزار در حلقه است. شبيه¬سازي سخت¬افزار در حلقه ساختاري را براي طراحي و تست اوليه اجزا موجود در سخت¬افزار با درنظرگرفتن اثرات متقابل بين سخت¬افزار و نرم¬افزار، فراهم مي¬كند. در اين پايان¬نامه شبيه-سازي سخت‌افزار در حلقه واحد كنترل الكترونيكي توربين گاز 25 مگاوات با درنظرگرفتن بار انجام مي¬شود. براي اين منظور، پس از مدل¬سازي ترموديناميكي، الگوريتم كنترلي Min-Max براي كنترل سوخت توربين، تشريح مي¬شود. سپس ساختار الگوريتم كنترلي Min-Max براي توربين موردنظر در قالب شبيه¬سازي موردبررسي قرار مي¬گيرد و پس‌ازآن مقادير پارامترهاي ساختار كنترلي بهينه¬سازي مي¬شود. در بحث شبيه-سازي زمان-واقعي، نحوه اتصال سخت¬افزار، كامپيوتر شبيه¬سازي و انجام تست به‌صورت زمان-واقعي جهت پياده¬سازي سخت¬افزاري الگوريتم كنترلي Min-Max ارائه مي¬شود. با پياده¬سازي سخت¬افزاري كنترلر طراحي‌شده، تست سخت‌افزار در حلقه سيستم كنترل توربين 25 مگاوات به همراه كمپرسور گاز انجام مي-گيرد. در پايان باتوجه‌به نتايج به‌دست‌آمده مشخص مي‌شود كه مدل توربين با بهره‌گيري از كنترلر سخت‌افزاري، عملكرد صحيحي دارد.

1402/01/22

Hardware Implementation of 25 MW Gas Turbine Control Unit and HIL Test

3/13/2024 12:00:00 AM

Nowadays, gas turbines play an important role in human life, both in the field of aviation transportation and power generation. Due to operational limitations such as maximum turbine temperature, shaft speed, and acceleration, turbine engines require precise control systems that adjust the desired control outputs at all times. In any control system, hardware testing in the loop is one of the most important methods to ensure the design of the control system. Hardware simulation in the structural loop provides a framework for designing and initial testing of the components in hardware, taking into account the mutual effects between hardware and software. In this thesis, hardware simulation in the electronic control unit loop of a 25 MW gas turbine is performed, considering the load. To this end, after thermodynamic modeling, the Min-Max control algorithm for turbine fuel control is described. Then, the Min-Max control algorithm structure for the desired turbine is examined in the form of simulation, and after that, the values of the control structure parameter are optimized. In the real-time simulation discussion, the method of connecting hardware, simulation computer, and real-time testing is presented to implement the hardware implementation of the Min-Max control algorithm. With the implementation of the designed controller hardware, hardware testing is performed in the control system loop of a 25 MW turbine along with a gas compressor. Finally, it is determined that the turbine model has proper performance using hardware control.

توربين گاز 25 مگاوات , مدل¬سازي ترموديناميكي , الگوريتم كنترلي Min-Max , تست سخت¬افزار در حلقه , شبيه¬سازي زمان-واقعي , پياده¬سازي سخت¬افزاري

25 MW gas turbine , thermodynamic modeling , Min-Max control algorithm , hardware-in-the-loop testing , real-time simulation , hardware implementation

Mohammad Amin Shalchee

Morteza Montazeri