• شماره ركورد
    28618
  • پديد آورنده

    رحمت اله ميرزائي

  • عنوان
    طراحي سامانه كنترل توربين‌هاي بادي محور افقي با استفاده از روش‌هاي مبتني بر يادگيري تقويتي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي سيستم هاي انرژي- انرژي و محيط زيست
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1402/4/25
  • استاد راهنما
    دكتر ميثم فرج الهي
  • دانشكده
    فناوري هاي نوين
  • چكيده
    طبيعت تصادفي باد و شرايط ساختاري چرخ‌دنده‌هاي بزرگ سامانه انحراف توربين‌هاي بادي، كنترل آن را سخت كرده است. به همين دليل، مطالعات انجام‌شده فرضيات و محدوديت‌هايي مانند در نظر گرفتن سرعت باد ميانگين، طيف محدودي از جهت باد، زمان اجراي سامانه انحراف طولاني براي كاهش بارهاي خستگي، را در طراحي اين كنترل‌گر لحاظ مي‌كنند. اين فرضيات عملكرد كنترل‌گر در شرايط كاري واقعي را به‌شدت كاهش مي‌دهد. در اين پژوهش، يك روش جديد مبتني بر يادگيري تقويتي براي كنترل سامانه انحراف پيشنهادشده است كه كنترل‌گر را قادر به استفاده در شرايط عملكرد واقعي مي‌كند. اين روش سود تجمعي حاصل از انرژي به‌دست‌آمده را با در نظر گرفتن هزينه تلفات بارهاي خستگي و توان مصرفي سامانه انحراف، بهينه مي‌كند. در اين روش پيشنهادي، از 3 الگوريتم DQN، Double DQN و Dueling DQN استفاده‌شده است و براي يادگيري و آزمايش عملكرد آن‌ها از داده‌هاي آموزشي و آزمايش استفاده‌شده است. نتايج نشان داد كه الگوريتم‌هاي DQN، Double DQN و Dueling DQN به ترتيب با 13/96 %، 18/91 % و 87/94 % سود تجمعي از سود حاصل از سناريو بيشترين سود عملكرد بهتري نسبت سناريو بهترين تصميم (با 5/83 % سود) داشته است. براي اعتبارسنجي روش پيشنهادي از يك سناريو باد جديد استفاده شد. نتايج نشان داد كه الگوريتم DQN Dueling با 46/62 % مجموع سود و 45/86 % مجموع توان، بهترين عملكرد را بر روي‌داده‌هاي اعتبارسنجي داشته است. درنتيجه، روش جديد پيشنهادشده يك راه‌حل مؤثر براي كنترل سامانه انحراف ارائه مي‌كند كه به‌صورت بهينه تحت شرايط مختلف بادي مختلف كار مي‌كند. همچنين، نتايج به‌دست‌آمده، پتانسيل اين روش براي بهبود عملكرد كنترل‌گر سامانه انحراف در دنياي واقعي را نشان مي‌دهد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1402/06/01
  • عنوان به انگليسي
    Designing horizontal axis wind turbines control system using methods based on reinforcement learning
  • تاريخ بهره برداري
    7/15/2024 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    رحمت اله ميرزائي

  • چكيده به لاتين
    Stochastic nature of wind characteristics and also special structure of large bearing of the Wind Turbine (WT) yaw system make the yaw control much difficult. For this reason, studies in the literature deem different assumptions and limitation to design yaw system controller, such as considering mean wind speed values, specified wind direction range, long yaw system operation runtime to reduce fatigue loads, etc. These assumptions reduce controller performance significantly in real WT operation. In this study, a novel method based on Reinforcement Learning (RL) has been suggested for yaw system control which make the controller able to operate in real world. The suggested method optimizes the cumulative profits of generated power considering loss costs of yaw system fatigue loads and consumed power for each incoming wind. DQN, Double DQN, and Dueling DQN algorithms have been used as RL algorithm which are trained through the train dataset, and test dataset is used to eva‎luate the performance of these algorithms. The results show that DQN algorithms have the best performance with total gained profit of 96.13% of total maximum profit and total captured power of 99.84% of total maxium power. Furthermore, Dueling DQN algorithm also has the best performance with total gained profit of 62.46% of total maximum profit, and total captured power of 86.45% of total maxium power of validation dataset of different location. As a results, our novel method presents an effective solution for controlling the yaw system, enabling it to perform optimally under varying wind characteristics. The results highlight the potential of our approach to improve the performance of WT yaw control in real-world applications.
  • كليدواژه هاي فارسي
    انرژي بادي , توربين‌هاي بادي محور افقي , كنترل سامانه انحراف , هوش مصنوعي , يادگيري تقويتي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Wind Energy , Horizontal Axis Wind Turbine , Yaw System Control , Artificial Intelligence , Reinforcement Learning
  • Author
    Rahmat Allah Mirzaei
  • SuperVisor
    Meisam Farajollahi