| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,029 |
| تعداد مقالات | 33,889 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,265,021 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 61,013,517 |
ارزیابی عملکرد سامانه های کنترل خودکار در بهبود عدالت توزیع آب در کانال اصلی آبیاری متأثر از نوسانات ورودی | ||
| تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی | ||
| مقاله 7، دوره 20، شماره 74، فروردین 1398، صفحه 75-92 اصل مقاله (1.49 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/idser.2018.115873.1268 | ||
| نویسندگان | ||
| مهدی یلتقیان خیابانی1؛ سید مهدی هاشمی شاهدانی* 2؛ محمد ابراهیم بنی حبیب3؛ یوسف حسنی4 | ||
| 1دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی؛ گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 2استادیار گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 3دانشیار گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 4پژوهشگر دفتر اقتصاد و بهره‌وری آب و آبفا وزارت نیرو، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| توزیع ناعادلانۀ آب در شبکههای آبیاری، لـزوم استفاده از روشهای کارآمدتر مانند بهرهگیری از روشهای خودکارسازی را میطلبد. تحقیق حاضر میزان توانایی سامانۀ کنترل خودکار سراسری پیشبین (MPC) و سامانۀ کنترل موضعی تناسبی-انتگرالی (PI) را در بهبود توزیع عادلانۀ آب در کانال اصلی شبکۀ آبیاری رودشت بررسی میکند. مقایسۀ این سامانهها با وضعیت موجود بهرهبرداری، با شاخصهای ارزیابی حداکثر خطای مطلق 3(MAE) و خطای مطلق تجمعی 4(IAE) و شاخص عدالت توزیع انجام شد. دو سناریوی نوسانات جریان ورودی ملایم و شدید لحاظ گردید. نتایج شاخصهای MAE و IAE شبیهسازی سناریوی اول در آبگیرهای بالادست، عملکرد مناسبتر سامانههای PI را در مقایسه با کنترلگرMPC نشان میدهد. سامانۀ MPC، با میزان 12 درصد بهبود، بهترین عملکرد را از منظر توزیع عادلانه داشته است. در سناریوی دوم، حداکثر مقادیر شاخصهای IAE و MAE برای سامانۀ MPC بهترتیب 53/3 و 45/1 درصد بهدست آمد درحالی که برای PI حتی بیش از 100 درصد هم گزارش شده است. در سناریوی دوم، شاخص عدالت توزیع برای چهار روش بهرهبرداری وضع موجود، سامانۀ PI کنترل بالادست، سامانۀ PI کنترل پاییندست و سامانۀ MPC بهترتیب 23/39، 71/18، 95/15 و 33/4 درصد بهدست آمدکه در بین سامانهها، کنترلگر MPC، با بهبود 35 درصد در توزیع عادلانۀ آب، عملکرد مطلوبی بهدست داده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بهرهبرداری؛ شبکۀ رودشت؛ کانال آبیاری؛ کنترل خودکار؛ نوسانات ورودی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Performance Assessment of Automatic Control Systems in Improving Equitable Water Distribution through Main Irrigation Canal Influencing by Inflow Fluctuations | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mehdi Yaltaghian Khiabani1؛ S. M. Hashemy-Shahedani2؛ Mohammad Ebrahim Bani Habib3؛ Yousef Hassani4 | ||
| 1M.Sc. Student, Water Engineering Department, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 2Assistant Professor, Water Engineering Department, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 3Associate Professor, Water Engineering Department, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 4Ministry of Energy | ||
| چکیده [English] | ||
| Inefficient operational methods, in distribution of water within irrigation canals, call for applying more efficient ways such as using automation systems. This study assesses capabilities of the automatic operational systems, including centralized Model Predictive Control (MPC) and decentralized Proportional-Integral (PI) controller in enhancing the fairly water delivery throughout the Roodasht main irrigation canal. Existing canal’s operational condition was compared with operational status employing PI and MPC control systems. Comparison was conducted using water level error-based performance indicators of MAE and IAE, and equity indicator. Two operational scenarios including normal and severe inflow fluctuation were assigned. According to results of first scenario, upstream PI system resulting to better indicators of MAE and IAE values rather than other systems. MPC controller leading to better performance in comparison with upstream and downstream PI configurations. Application of MPC system resulted to 12% improvement in equity indicator. In the second scenario with sever inflow fluctuations at the headgate, the maximum IAE and MAE indices for MPC controller were 3.53% and 1.45%, respectively, while these indicators for decentralized systems exceeded 100%, demonstrating the inability of the decentralized systems to control the flow rate in severe water shortage conditions. Finally, calculated equity indicator in second scenario, for current operation, upstream and downstream PI and MPC, were 39.23%, 18.71%, 15.95%, and 4.33%, respectively. Results reveal that the application of centralized MPC controller has significantly improved the equity indicator by 35%. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Automatic Control Systems, Equitable Distribution, Irrigation Canal, Inflow fluctuations, Operation, Roodasht Main Irrigation Canal | ||
| مراجع | ||
|
Abbasi, F., Sohrab, F. and Abbasi, N. 2016. Evaluation of irrigation efficiencies in Iran. Irrig. Drain. Struct. Eng. Res. 17(67): 113-120. (in Persian)
Anon. 2007. Comprehensive assessment of water management in agriculture, water for food, water for life. International Water Management Institute, London/Earthscan/ Colombo.
Begovich, O., Ruiz, V., Besancon G., Aldana C. and Georges D. 2007. Predictive control with constraints of a multi-pool irrigation canal prototype. Latin Am. Appl. Res. 37(3):177-85.
Burt, C. M. 2013. The irrigation sector shift from construction to modernization: What is required for success?. Irrig. Drain. 62(3): 247-254.
Clemmens, A. J., Kacerek, T. F., Grawitz, B. and Schuurmans, W. 1998. Test cases for canal control algorithms. J. Irrig. Drain. Eng. 124, 23-30.
Hashemy-Shahedany, S. M., Monem, M. J., Isapoor, S. and Van Overloop, P. J. 2013. Using in-line reservoir operational strategy to improve Dez main irrigation canal performance. J. Irrig. Drain. 62(4): 458-467.
Hashemy Shahedany, S. M., Sadeghi, S. and Adib-Majd, E. 2016. Investigating the effect of using non-structural solutions on improving the operation of the main irrigation canal under Inflow fluctuations. Irrig. Drain. Struct. Eng. Res. 68(18): 50-33. (in Persian)
Hosseinzadeh, Z. and Monem, M. J. 2012. Develop and testing mathematic model of hinged weir with PID method. J. Water Soil Res. 43(1): 87-94. (in Persian)
Igreja, J. M., Lemos, J. M., Cadete, F., Rato, L. M. and Rijo, M. 2012. Control of a water delivery canal with cooperative distributed MPC. American Control Conference (ACC). June 27-29. Fairmont Queen Elizabeth in Montréa, Canada
Lozano, D., Arranja, C., Rijo, M. and Mateos, L. 2010. Simulation of automatic control of an irrigation canal. J. Agric. Water Manage. 97, 91-100.
Malaterre, P. O., Dorchies, D. and Baume, J. P. 2014. Automatic tuning of robust PI controllers for a cascade of rivers or irrigation canals pools. Control Conference (ECC), European: IEEE. June 24-27. Strasbourg, France.
Manz, D. H. 1985. System analysis of irrigation conveyance system. Ph. D. Thesis. Department of Civil Engineering. University of Alberta. Edmonton, Alberta, Canada.
Molden, D. J. and Gates, T. K. 1990. Performance measures for evaluation of irrigation water delivery systems. J. Irrig. Drain. Eng. 116(6): 804-822.
Monem, M. J. and Mamizadeh, J. 2005. Create mathematic BIVAL model of downstream control system at irrigation canals. J. Hydraul. 1(2):1-13. (in Persian)
Monem, M. J. and Massah, A. 2002. Introduce mathematical model of Niyer-PEAK gates. Proceedings of the 11th National Irrigation Seminar. Oct. 21-23. Shiraz-Iran. (in Persian)
Monem, M. J. 1999. Testing mathematical model ICSS with real condition of irrigation canal. 2nd Iranian Hydraulic Conference. Nov. 16-18. Tehran-Iran. 119-126. (in Persian)
Sadowska, A., van Overloop, P. J., Maestre, J. M. and Schutter, B. 2015. Human-in-the-loop control of an irrigation canal using optimization Model Predictive Control. European Control Conference. July 15-17. Linz-Austria.
Schuurmans, J., Clemmens, A. J., Dijkstra, S., Hof, A. and Brouwer, R. 1999. Modeling of irrigation and drainage canals for controller design. J. Irrig. Drain. Eng. 125(6):338-44
Shahverdi, K. and Monem, M. 2010. Design construction and test of PID control system upstream of sliding gate. 9th Iranian National Hydralics Conferencess. Nov. 11-12. Tehran-Iran. (in Persian)
Van Overloop, P. J. 2006. Model Predictive Control on Open Water Systems. IOS Press.
Van Overloop, P. J. Miltenburg, I. J. Clemmens, A. J. and Strand, R. J. 2008. Identification of pool characteristics of irrigation canals. World Environmental and Water Resources Congress. May 12-16. Honolulu-Hawaii.
Zafra-Cabeza, A., Maestre, J. M., Ridao, M. A., Camacho, E. F. and Sánchez L. 2011. A hierarchical distributed model predictive control to irrigation canals. J. Process Control. 14(21): 787-793.
Zamani, S. and Parvaresh-Rizi, A. 2015. The Effect of Design Parameters of an Irrigation Canal on Tuning Performance of a PI Controller. J. Irrig. Drain. 64(4): 519-534. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 608 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 396 |
||