در این فصل در مورد مبدل های ماتریسی و دو روش کنترلی که به صورت گسترده ای برای کنترل این نوع مبدل ها به کار می رود، توضیح داده می شود. روش کنترل اولی بر پایه تابع انتقال مستقیم و دومی بر پایه مدولاسیون بردار فضایی می باشد. در این فصل اساس استراتژی مدولاسیون در هر دو روش کنترلی بررسی شده و در خاتمه کنترل مبدل ماتریسی بر پایه SVM شبیه سازی شده و نتایج آن بررسی شده است. 2-1- مبدل های ماتریسی کنترل شده توسط تابع انتقال مستقیم انتقال و کنترل انرژی یکی از مهمترین مراحل در مهندسی برق می باشد، در سال های اخیر این کار با به کارگیری نیمه هادی های قدرت و المان های ذخیره کننده انرژی مانند خازن و سلف انجام گرفته است، و بدین ترتیب چندین خانواده مبدل ها همچون یکسوسازها و اینورترها و چاپرها توسعه یافته اند. هریک از این خانواده ها مزایا و محدودیت های خودشان را دارند. مبدل های ماتریسی، یک توپولوژی مداری پیشرفته ای است که توانایی تبدیل مستقیم Ac/Ac را دارد، در این نوع مبدل ها هیچ گونه لینک DC وجود ندارد. مبدل های ماتریسی شامل آرایه ای از سوئیچ های دو طرفه ای می باشد و به گونه ای مرتب شده است که سه فاز منبع ولتاژ را مستقیما و بدون هیچ لینک DC و یا المان های حجیم ذخیره کننده انرژی به سه فاز طرف بار وصل می کند. مهمترین مشخصات مبدل های ماتریسی عبارتند از: 1- ساده و فشرده بودن 2- تولید ولتاژ بار، با دامنه و فرکانس دلخواه 3- جریان ورودی و خروجی سینوسی 4- عملکرد با ضریب توان واحد توسعه این نوع مبدل ها با کار اولیه آقایان venturini و Alesina آغاز شد آنها مدار قدرت این نوع مبدل ها را مانند ماتریسی از سوئیچ های قدرت دو طرفه ای قرار دادند و اسم مبدل های ماتریسی را برای آنها برگزیدند. روش مدولاسیون آنها به تابع انتقال مستقیم معروف می باشد که در آن ولتاژ خروجی از حاصل ضرب ماتریس مدولاسیون در ولتاژ ورودی به دست می آید. دو مشکل اساسی و اولیه در توسعه این نوع مبدل ها وجود داشت اولی کنترل کلیدهای دوطرفه استفاده شده در مبدل ماتریسی به گونه ای که هیچ گونه اضافه جریان و پیک های اضافه ولتاژ که می توانند نیمه هادی های قدرت را بسوزانند، وجود نداشته باشد خیلی مشکل بود. این مشکل با ارائه مقالاتی در زمینه استراتژی کموتاسیون چند مرحله ای برطرف شد. مشکل دوم در گسترش مبدل های ماتریسی تعداد زیاد المان های قدرت جهت پیاده سازی کلیدهای دوطرفه بود این مشکل نیز امروزه با پیشرفت تئوری نیمه هادی ها و قرار دادن مدارات قدرت حتی در یک مدار مجتمع مرتفع شده است.
:
در این پژوهش ارتباط بین ساختارهای رقابتی محصولات و ساختارهای تامین مالی با محافظه کاری مشروط در گزارشگری مالی مورد ارزیابی قرار گرفته است. از عوامل مهم اتخاذ رویکردهای محافظه کارانه، افزایش فشارهای رقابتی می باشد. اما اتخاذ رویکرد محافظه کاری باعث کاهش انتظارات از عملکرد آتی واحدهای تجاری نیز می باشد. این تحقیق متشکل از دو بخش است، در بخش اول ارتباط بین ساختارهای رقابتی محصولات و محافظه کاری مشروط بررسی شده است و در بخش دوم نیز ارتباط بین ساختارهای تامین مالی و محافظه کاری مشروط مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور از اطلاعات شرکتهای عضو بورس تهران بر روی سالهای 1380 تا 1388 استفاده شده است. جهت سنجش محافظه کاری مشروط از مدل باسو (1997) استفاده شده است و جهت ارزیابی اثر رقابت و تامین مالی بر روی
محافظه کاری مشروط، ساختارهای رقابتی و تامین مالی به مدل باسو اضافه شده اند. رقابت حالت چند بعدی دارد که مهمترین آنها شامل قابلیت جانشینی، حجم تقاضا، موانع ورود، نسبت تمرکز، و تعداد شرکت می باشند. ارتباط بین ابعاد پنچ گانه رقابت و محافظه کاری مشروط در قالب پنچ فرضیه اختصاصی بررسی شده است. سپس با بهره گرفتن از این ابعاد، متغیر ترکیبی برای سنجش رقابت بدست آمده و در قالب فرضیه کلی، ارتباط بین رقابت و محافظه کاری مشروط حسابداری بررسی شده است. آزمون فرضیه های اختصاصی بیانگر این است که بر خلاف انتظار بین قابلیت جانشینی و محافظه کاری مشروط ارتباط معکوس و معنادار وجود دارد. ارتباط بین حجم تقاضا و تعداد شرکتهای عضو صنایع با محافظه کاری مشروط مطابق انتظار، مثبت و معنادار است. همچنین ارتباط بین موانع ورود و محافظه کاری مشروط مطابق میل، معکوس و معنادار است. نهایتا بین نسبت تمرکز و محافظه کاری مشروط بر اساس پیش بینی ها ارتباط معکوس، ولی ضعیف مشاهده می شود. آزمون فرضیه کلی نیز نشان داد بین ساختارهای رقابتی محصولات و محافظه کاری مشروط در گزارش گری مالی ارتباط مثبت و معنادار وجود دارد. نتایج بخش دوم تحقیق نشان داد که شرکتهایی که از طریق بدهی های بلند مدت تامین مالی می کنند، بر خلاف انتظار، نه در دوره ی تامین مالی و نه در دوره ی قبل از آن سطح محافظه کاری مشروط را کاهش نمی دهند. اما شرکتهایی که از طریق حقوق صاحبان سهام تامین مالی می کنند، مطابق انتظار، هم در دوره تامین مالی و هم در دوره قبل از آن، سطح محافظه کاری مشروط در گزارشگری مالی را کاهش می دهند.
: در سیستمهای قدرت سنتی (انحصاری) عمده بخشهای تولید، انتقال و توزیع در ناحیه جغرافیای صاحب سیستم میباشند. در چنین ساختاری فاصله داشتن سرمایه گذاری های كلان توسط دولت از میزان بهینه خود باعث تحمیل شدن هزینه های اضافی به مصرف كنندگان و كاهش بازدهی اقتصادی سیستم قدرت میشود. از اوایل دهه نود میلادی بیش از صد كشور به تجدید ساختار و مقررات زدایی سیستمهای قدرت خود پرداخته اند و از این رو بحث تجدید ساختار مورد بررسی جدی و عملی قرار گرفت. از اصلی ترین دست آوردهای تجدیدساختار بوجود آمدن یک محیط رقابتی جهت خرید و فروش انرژی الكتریكی موسوم به بازار برق است كه در آن انرژی الكتریكی تحت شرایط كاملا رقابتی مورد خرید و فروش قرار میگیرد. از مهمترین اهداف تجدیدساختار، ارتقاء بازدهی اقتصادی سیستم در فرایندهای تولید، انتقال و توزیع انرژی الكتریكی است. سیستم قدرت را میتوان مجموعه ای از كلیه تولیدكنندگان و مصرف كنندگان انرژی الكتریكی در نظر گرفت و لذا بازدهی اقتصادی بازار برق كه كلیه تولیدكنندگان و مصرف كنندگان را دربر دارد از اهمیت ویژهای برخوردار است. هدف از بهینه سازی بازدهی اقتصادی سیستم قدرت ، حداكثر نمودن سوددهی همگانی است بطوریكه علاوه بر كلیه شركت كنندگان این بازار، كلیه صنایعی كه به نوعی با صنعت برق در ارتباط هستند نیز از عملكرد این صنعت بهره مند گردند. از طرف دیگر نیروگاه های حرارتی كه غالباً بخش عمده توان مورد نیاز شبكه های قدرت را تامین میكنند با مصرف سوخت های فسیلی موجب آلودگی و وارد كردن خسارات جبران ناپذیری به محیط زیست می گردند. این خسارات وارد آمده باعث كاهش بازدهی اقتصادی سیستم قدرت میشود. امروزه فناوری بكارگیری از منابع تجدید پذیر جهت تولید انرژی الكتریكی بصورت گسترده ای در حال رشد و توسعه می باشد. از مهمترین منابع تجدیدپذیر جهت تولید توان میتوان به واحدهای بادی و آبی اشاره كرد. البته عدم قطعیت در خروجی واحدهای تجدیدپذیر از مسایلی بشمار میرود كه مانع برنامه ریزی دقیق بر روی خروجی این واحدها میشود. توصیف خواص و ویژگی های بازار برق با توجه به پیچیده بودن آن بدلیل ماهیت خاص انرژی الكتریكی و نیز حضور منابع تجدیدپذیر كه دارای شرایط كاری تصادفی هستند، توسط یک مدل ریاضی كارا و مناسب تحقق میپذیرد. مدل مذكور مقدار بهینه ظرفیت نیروگاه های حرارتی (سوخت فسیلی) و واحدهای تجدید پذیر بادی و آبی را به گونه ای تخمین میزند كه خسارات وارد شده به محیط زیست به میزان حداقل كاهش یابد. در واقع با بهرهگیری از منابع تجدیدپذیر و لحاظ نمودن شرایط تصادفی آنها، گامی در جهت كاهش خسارات وارد آمده به محیط زیست و نیز ارتقاء بازدهی سیستم قدرت در یک محیط رقابتی برداشته میشود.
QFT یک روش طراحی مهندسی و یکی از روش های کنترل مقاوم است که مبتنی بر تئوری فیدبک بوده و برای دستیابی به خصوصیات مطلوب سیستم (desired performance) با وجود نامعینی و اغتشاش در فرایند تأکید دارد. در عمل پارامترهای سیستم و در نتیجه ضرایب تابع تبدیل ثابت نبوده و در بازه ای نامعین قرار دارند. در پروسه خطی سازی معادلات سیستم، بخشی از مشخصات سیستم نادیده گرفته می شوند و چون در اکثر این روش ها خطی سازی حول نقطه ای انجام می پذیرد، همیشه این مسئله وجود دارد که تا چه اندازه انحراف از نقطه کار خطی سازی شده معتبر است. بنابراین جبران ساز طراحی شده براساس این روش ها به دلیل عدم وجود مقاومت (robustness) در عمل پاسخگوی سیستم نبوده و اکثر این طراحی ها به صورت تئوری انجام می گیرد.
دینامیک سیستم های واقعی معمولا دستخوش تغییرات بوده و یا مدل آنها حاوی ابهام می باشد. هدف کنترل مقاوم کنترل چنین فرایندهایی است که نمی توان دینامیک حاکم بر آنها را به وسیله یک مدل مشخص و دقیق بیان نمود. ایده کنترل فرایندهای نامعین توسط یک ساختار کنترلی ثابت در روش های مختلف کنترل مقاوم، توسط ساختار کنترلی متغیر در کنترل تطبیقی مطرح می باشد.
کنترل های تطبیقی، هوشمند، و مقاوم یک زمینه اشتراک کلی دارند و آن فرض وجود نامعینی در سیستم است. هر سه نوع کنترلرها مدعی ارائه کنترلی خوب و مناسب هستند و هرکدام نقاط ضعف و قوتی نسبت به همدیگر دارند. در کنترل مقاوم تغییرات سیستم را به صورت نامعینی (uncertainty) جمع کرده و به سیستم مربوطه یک سیستم نامعین می گوییم. اولین تفاوت کنترل مقاوم با دیگر
استراتژی های کنترلی یعنی تطبیقی و هوشمند، این است که در کنترل مقاوم کرانهای نامعینی باید معلوم باشند. البته در بسیاری از موارد، در عمل این کرانها مشخص هستند ولی ممکن است کران نامعینی وسیع باشد، که برای کنترل مقاوم مشکل ساز خواهد بود. کنترل مقاوم در صورت وجود جواب مدعی ارائه یک جبرانسازی منحصر بفرد با ساختار ثابت و خطی می باشد.
در صورتی که کنترل کننده های تطبیقی و هوشمند، کنترلرهای با ساختار متغیر، غیرخطی و اکثرا با محاسبات زمان طولانی می باشند. در نتیجه کنترلر مقاوم بسیار ساده تر و ارزان تر از دو روش دیگر است. حسن دیگر کنترلر مقاومت این است که بر مبنای ریاضیات قوی بوده که این امر در کنترلر تطبیقی و هوشمند کمتر مشاهده می شود. مزیت دیگر کنترل مقاوم نزدیکی آن به کنترل کلاسیک است که در نتیجه می توان از ایده های کنترل کلاسیک در آن سود جست. تئوری فیدبک کمی به عنوان یکی از روش های قدرتمند کنترل مقاوم در طی سه دهه، برای کنترل سیستم های خطی و غیرخطی، تغییرپذیر و تغییر ناپذیر با زمان، زمان پیوسته یا زمان گسسته، SISO، یا MIMO که هریک حاوی عدم قطعیت کراندار باشند، توسعه یافته است. همچنان که قبلا ذکر شد اساس QFT بر آن است که فیدبک جهت مهار نامعینی پارامترهای فرایند و اغتشاش به کار گرفته شود.
از طرف دیگر یک تکنیک کنترلی مبتنی بر روش طراحی برای سیستم های LTI/SISO زمان پیوسته غیرقطعی می باشد. هریک از انواع دیگر سیستم ها به نحوی به مسئله فوق تبدیل می شوند.
البته مطابق تئوری فیدبک، چنانچه تغییرات ناشی از عدم قطعیت فرایند از محدوده عملکرد مجاز فراتر نرود، نیازی به فیدبک نبوده و کنترل پیشخور کافی است. به طور کلی هدف کنترل قرار دادن معیارهای کارائی سیستم در تلرانسهای معین می باشد. با انتخاب فیدبک می توان عدم قطعیت سیستم را به میزان مورد نیاز تلرانس های کارائی فشرده نمود. اولین طراحی کمی براساس ایده های فوق با تحلیل یک فرایند نامعیت LTI/SISO توسط پرفسور هورویتز در سال 1959 انجام گرفت، و پس از آن تاکنون تعمیم و گسترش یافته است.
لازم به ذکر است که تمام تکنیک ها QFT (برای سیستم های MIMO، و غیرخطی با فیدبک خروجی و یا متغییرهای داخلی) مبتنی بر طراحی LTI/SISO هستند و هریک در مراحل تبدیل مسئله طراحی به مسائل LTI/SISO دچار فراطراحی می شوند. تکنیک QFT در سیستم های LTI/SISO تک حلقه، پایه سازنده ای برای بقیه تکنیک های آن است و طبق ادعای پروفسور هورویتز، اگر QFT نتواند یک مسأله نامعینی را حل کند هیچ روش دیگری قادر به ارائه یک پاسخ LTI تک حلقه (فیدبک خروجی) نخواهد بود.
: طی سالهای اخیر سیستم های كنترل از یک فرآوری تكنولوژی به نیروی مسطحی در اتوماسیون سنعتی تبدیل شده است، صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، كاغذسازی، نیروگاه ها و پالایشگاه ها و… تنها بخش از قلمرو و كاربرد آن را تشكیل می دهند. این گسترش كاربرد طبعاً سبب رقابت شدید و تبلیغات به منظور فروش سستم های DCS بین كمپانیهای تولید كننده شده است. در كشور ما نیز این سیستم های به تدریج معمول شد، و هم اكنون دامنه رفیعی از فعالیت های صنعتی كشور را پوشش می دهد برخی از این واحدها عبارت است از: – سكوی دریایی سلمان: سیستم كنترل گسترده Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است. – پتروشیمی اراك: در واحدهای پلی بوتادین، اكسید اتیلن، سیستم Tdc2000 Honey well نصب و راه اندازی شده است. – سكوی جدید بهرگان ottshore و كارخانه خشكی onshore بهرگان: سیستم یوكرگاوای yokogava (centam 3000 در حال نصب و راه اندازی. – پتروشیمی تبریز: در واحد olefin و واحد پلی اتیلن سیستم Tdc2000 از شرکت Honey well نصب شده است. با توجه به روی آوری گسترده بزرگترین صنایع این كشور (نفت، گاز، پتروشیمی) به سیستم های كنترل گسترده، برآن شدیم سیستم های فوق را مورد بررسی قرار داده و نرم افزار شبیه ساز آن را طراحی كنیم. برای این منظور یک واحد (production platform) در نظر گرفته شده كه سیستم TDC2000 برتر آن نصب شده است. این شبیه سازی به توانایی ما در شناخت سیستم و عملكرد بخشهای مختلف افزوده، همچنین وجود خطا یا اشكال در سیستم و نحوه برخورد نرم افزار با این مورد قابل بررسی می باشد این نرم افزار از نقطه نظر آموزشی نیز می تواند بسیار مورد توجه قرار گیرد چرا كه اگر بخواهیم بروز اشكالی را در یک سیستم واقعی مثلا روی یک سكوی نفتی تجربه كنیم چه بسا ممكن است باعث ایجاد خطرات جبران ناپذیر شود كه مقرون به صرفه نمی باشد. مطالب ارائه شده عبارت است از: – معرفی سیستم های مقیاس وسیع و بررسی روش های مدلسازی این سیستم ها – بررسی سیستم های سلسله مراتبی – بررسی جامع سیستم كنترل گسترده و اجزاء تشكیل دهنده آنها – بررسی سیستم TDC2000 بطور كامل و تجهیزات مربوط به آن – معرفی یک Plant واقعی و مدلسازی بخش های مختلف آن – طراحی نرم افزار شبیه ساز یک سیستم كنترل گسترده و بررسی جزئیات آن در پایان از كلیه اساتید گروه برق دانشكده و تحصیلات تكمیلی بالاخص مدیر محترم گروه برق آقای دكتر الهی كه در انتخاب موضوع كمك شایانی نموده اند. تشكر می نمایم همچنین از آقای پور مینا به جهت راهنمایی های ارزنده شان در انجام و یشرفت پروژه قدردانی می نمایم. فصل یك كلیات 1-1- هدف: با توجه به پیشرفت تكنولوژی و بكارگیری كامپیوتر و مدارهای میكروپروسسور در صنایع و بكارگیری روش های كنترلی جدید در صنعت، بخصوص صنعت، نفت، گاز، پتروشیمی لازمه آشنایی با سیستم كنترل جدید را فرآهم می آورد. استفاده از سیستم های فوق در صنعت و سكوهای نفتی و كارخانجات خشكی جهت فراورش نفت به فراوان مشاهده می شود در صورتیكه هنوز طراحی این سیستم های توسط شركتهای خارجی صورت می گیرد. در راستای این استفاده فراگیری و نصب و راه اندازی و نگهداری این سیستم نیز مطرح می شود با توجه به اینكه هزینه های خرید خارجی چنین سیستم هایی بسیار گران بوده و استفاده كارشناس خارجی هزینه بر می باشد. پس شناخت چنین سیستمهایی كمك شایانی به صنعت و اقتصاد كشور می نماید. تكنولوژی و سخت افزاری چنین سیستم هایی در كشورمان موجودنمی باشد اما طراحی نرم افزار آن امكان پذیر می باشد. بنابراین بر آن شدیم علاوه بر شناخت اساس كار چنین سیستم هایی به طراحی نرم افزار شبیه ساز آن بپردازیم. همچنین نرم افزار طوری طراحی شده است كه می توان معادلات یک Plant واقعی را در آن قرار داده و آن را شبیه سازی نمود بنابراین وابسته به یک سیستم خاص نمی باشد و دارای عمومیت می باشد. نتایج حاصله در واقع پاسخهای سیستم می باشد كه همگی قابل مشاهده هستند. 2-1- پیشینه تحقیق: صنایع كشور به عنوان مصرف كننده های سیستم های كنترل بوده و شركتهای داخلی كمتر به دانش فنی این تكنولوژی یا طراحی آن توجه نموده اند. نرم افزار سیستم ها نیز توسط شركتهای خارجی سازنده ارائه می شود بنابراین اجرای این پروژه و طراحی نرم افزار سیمولاتور به عنوان قدمهای اولیه در نوشتن چنین برنامه هایی می باشد. دلایل موضوع فوق نیز انحصاری بودن اطلاعات مربوط به این سیستم ها می باشد و شركتهای مختلف با وجود اینكه تمایل دارند سیستم ها همگی دارای استاندارد خاص خود باشد اما مسائلی امنیتی نرم افزاری باعث می شود كه روش های مختلفی را بعضاً اعمال كنند كه در این صورت دسترسی به اطلاعات بسیار مشكل بوده و تشخیص روش بكار رفته شده امكان پذیر نمی باشد. بنابراین این اطلاعات منحصر به سازنده این گونه سیستم ها و یا خریدار آن می باشد كه در هر دو مورد دسترسی به این اطلاعات كار ساده ای نیست.