METASEZGİSEL ALGORİTMALARLA OPTİMİZE EDİLMİŞ KESİR DERECELİ PID KONTROLÖRLER İLE GAZ TÜRBİN ELEKTRİK SANTRALİNİN KONTROLÜ
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Kunter Sercan Sezer
Danışman: Nevra Bayhan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Günümüzde elektrik üretim santrallerinde klasik kontrol yöntemleri sıklıkla kullanılmaktadır. Klasik kontrol yöntemleri, santrallerin uzun çalışma süreleri ve hattaki yük kapasitesinin değişken olması sebebiyle oluşan dinamiklere yeterli cevabı sağlamayabilmektedir. Bu gibi durumlara çözüm olması için daha esnek ve etkin yapılarıyla modern kontrol yöntemlerinin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Kullanımı oldukça yaygın olan klasik orantı-integral-türev (PID) kontrolörler günümüzde birçok kontrol sisteminde bulunduğu gibi elektrik santrallerinde de kullanılmaktadır; ancak bazı koşullarda gereksinimleri karşılamayabilmekte, santralin kurulumundan günümüze kadar değişen ortam şartları ve yaşlanmanın da etkisiyle mevcut kontrolörlerden daha üstün sonuçlar vermesi beklenebilmektedir. Bu gibi durumlarda kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi için klasik PID kontrolörün genelleştirilmiş modern hali olan kesir dereceli PID (FOPID) kontrolörler bu tezde ele alınmıştır. Bu amaçla bu tezde; bilgisayar ortamında simülasyonlar yapılabilmesi için sistem modeli olarak basitleştirilmiş bir gaz türbinli elektrik santral modeli ele alınmış ve FOPID kontrolör ile sistem denetimi sağlanmıştır. FOPID kontrolörlerin optimizasyonu, yapıları gereği yüksek matematik bilgisi gerektirmektedir ve bu işlemler klasik matematik yöntemleri ile yapıldığında oldukça fazla zaman almaktadır. Bu çalışmada; optimizasyon yöntemi olarak parçacık sürüsü optimizasyonu (PSO), yapay arı kolonisi optimizasyonu (ABC), gri kurt optimizasyonu (GWO), güve-ateş optimizasyonu (MFO), balina optimizasyonu (WOA), salp sürüsü optimizasyonu(SSA), sinüs-kosinüs optimizasyon (SCA), atom arama optimizasyonu (ASO) metasezgisel algoritmalarının kullanımıyla FOPID kontrolörlerin optimizasyonu ele alınmıştır. Bu tezde basitleştirilmiş gaz türbinli santral modelinin kontrolü için FOPID kontrolör içeren sistemin simülasyonu yapılıp, yukarıda bahsi geçen metasezgisel algoritmalar ile optimizasyonu sağlanarak tasarlanmış olan FOPID kontrolörler yardımıyla santral çıkışındaki istenmeyen güç dalgalanmalarına oldukça kısa sürede cevap verilmesi sağlanmıştır. Bahsedilen optimizasyon algoritmaları ile parametre değerleri belirlenmiş FOPID kontrolörün uygulandığı basitleştirilmiş gaz türbinli elektrik güç santral modeli çıkış işaretleri; yükselme süresi, yüzde en büyük aşım değeri ve yerleşme süresi kriterlerine göre karşılaştırılmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçları, GWO algoritması ile tasarlanmış FOPID kontrolörün, ele alınan santral modeli için uygun ve kullanışlı olduğunu göstermektedir. GWO algoritması ile optimize edilmiş FOPID kontrolör uygulanmış basitleştirilmiş gaz türbinli elektrik güç santral modeli çıkış işaretinin yükselme ve yerleşme sürelerinin, diğer algoritmalar ile bulunan FOPID kontrolör parametre değerleri kullanıldığında elde edilen sistem çıkış sinyallerindeki yükselme ve yerleşme sürelerine kıyasla daha küçük olduğu görülmüştür. FOPID kontrolör ile denetlenen sistemin çıkış işaretleri karşılaştırıldığında en az aşım yapan iki işaretin sırasıyla küçükten büyüğe ABC ve GWO algoritmaları ile optimize edilmiş olduğu anlaşılmıştır. Sonuç olarak, sistem çıkış işaretlerindeki yükselme süresi, yerleşme süresi ve yüzde en büyük aşım değeri kriterleri bir arada değerlendirilerek, enerji üretim sektöründe FOPID kontrolör kullanılan modern kontrol sistemlerinin optimizasyonu için PSO, ABC, GWO, MFO, WOA, SSA, SCA, ASO algoritmaları ile çözümler sunulmuştur.