DESIGN OF AN ADAPTIVE CONTROL SYSTEM TO IMPROVE PRODUCTION EFFICIENCY OF A SMALL HYDROPOWER STATION
Keywords:
Kalit so'zlar: kichik GES, adaptiv boshqaruv, MPC, MRAS, turbina samaradorligi, PLC, SCADA, gidroturbina, suv sarfi, energiya ishlab chiqarish., Ключевые слова: малая ГЭС, адаптивное управление, MPC, MRAS, КПД турбины, ПЛК, SCADA, гидротурбина, расход воды, выработка электроэнергии., Keywords: small hydropower station, adaptive control, MPC, MRAS, turbine efficiency, PLC, SCADA, hydroturbine, water flow control, energy generation.Abstract
Ushbu maqolada IMRAD metodologiyasi asosida kichik gidroelektr stansiyaning (GES) ishlab chiqarish samaradorligini oshirish uchun adaptiv boshqaruv tizimini loyihalash ilmiy ko'rib chiqilgan. Muammo: an'anaviy PID boshqaruvda suv sarfi o'zgarganida turbina samaradorligi nominaldan 18–24% ga tushib, yillik energiya yo'qotishlari sezilarli bo'ladi. Usul: MATLAB/Simulink da modellashtirilgan Model Predictive Control (MPC) va adaptiv PID — Model Reference Adaptive System (MRAS) asosida ikki darajali boshqaruv tizimi; Siemens S7-1500 PLC va SCADA integratsiyasi bilan. Natija: MPC+MRAS tizimi turbina samaradorligini o'rtacha 91,4% da ushlab, an'anaviy PID ga nisbatan 8,6% yaxshi ko'rsatdi. Xulosa: yillik energiya ishlab chiqarish 14,2% oshdi, suv sarfi 11,8% kamaydi, tizim javob vaqti 0,8 s ga tushdi.
В данной статье по методологии IMRAD рассматривается проектирование адаптивной системы управления для повышения производительности малой гидроэлектростанции. Проблема: при традиционном ПИД-управлении КПД турбины снижается на 18–24% от номинала при изменении расхода воды. Метод: двухуровневая система управления на основе MPC и адаптивного ПИД-MRAS, смоделированная в MATLAB/Simulink, интегрированная с ПЛК Siemens S7-1500 и SCADA. Результат: система MPC+MRAS поддерживает КПД турбины на уровне 91,4%, превосходя традиционный ПИД на 8,6%. Вывод: годовая выработка электроэнергии увеличилась на 14,2%, расход воды снизился на 11,8%, время отклика составило 0,8 с.
This article investigates, following IMRAD methodology, the design of an adaptive control system to improve production efficiency of a small hydropower station (SHS). Problem: under conventional PID control, turbine efficiency drops 18–24% below nominal when water flow rate varies, causing significant annual energy losses. Method: a two-level control system based on Model Predictive Control (MPC) and adaptive PID using Model Reference Adaptive System (MRAS) was designed, modeled in MATLAB/Simulink, and integrated with Siemens S7-1500 PLC and SCADA. Result: the MPC+MRAS system maintained average turbine efficiency at 91.4%, outperforming conventional PID by 8.6 percentage points. Conclusion: annual energy generation increased by 14.2%, water consumption decreased by 11.8%, and system response time was reduced to 0.8 s.
