Una nueva tecnología de gemelos digitales basada en un controlador de retroceso de aprendizaje profundo para el control del ángulo de inclinación de turbinas eólicas de velocidad variable
Autores: Parvaresh, Ahmad; Abrazeh, Saber; Mohseni, Saeid-Reza; Zeitouni, Meisam Jahanshahi; Gheisarnejad, Meysam; Khooban, Mohammad-Hassan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Una nueva tecnología de gemelos digitales basada en un controlador de retroceso de aprendizaje profundo para el control del ángulo de inclinación de turbinas eólicas de velocidad variable
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Propuesto
Control
Turbina eólica
Retroceso
DDPG
MFC
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Este documento propone un gradiente de política determinista profundo (DDPG) basado en un retroceso integral no lineal (NIB) en combinación con control sin modelo (MFC) para el control del ángulo de paso de una turbina eólica de velocidad variable. En particular, el controlador se ha presentado como un concepto de gemelo digital (DT), que es un método en creciente desarrollo en una variedad de aplicaciones. En DDPG-NIB-MFC, el ángulo de paso se considera como la entrada de control que depende de la velocidad óptima del rotor, que generalmente se deriva de la velocidad del viento efectiva. La estabilidad del sistema según la teoría de Lyapunov se puede lograr mediante la naturaleza recursiva de la teoría del retroceso y se ha utilizado la acción integral para compensar el error en estado estacionario. Además, debido a las características no lineales de las turbinas eólicas, el MFC tiene como objetivo manejar la dinámica del sistema no modelada y las perturbaciones. El algoritmo DDPG con estructura de actor-crítico se ha añadido en la estructura de control propuesta para ajustar de manera eficiente y adaptativa los parámetros del controlador integrados en el controlador NIB. En este esfuerzo, un gemelo digital de un controlador presentado se define como un modelo en tiempo real y probabilístico que se implementa en el dispositivo de procesamiento de señales digitales (DSP). Para garantizar el rendimiento del enfoque propuesto y el comportamiento de salida del sistema, se han considerado procedimientos de prueba de software en bucle (SIL) y hardware en bucle (HIL). A partir de los resultados de simulación e implementación, se puede concluir que el controlador de retroceso propuesto basado en DDPG es más efectivo, robusto y adaptativo que los controladores de retroceso y proporcional-integral (PI) optimizados por optimización por enjambre de partículas (PSO) en presencia de incertidumbres y perturbaciones.
Descripción
Este documento propone un gradiente de política determinista profundo (DDPG) basado en un retroceso integral no lineal (NIB) en combinación con control sin modelo (MFC) para el control del ángulo de paso de una turbina eólica de velocidad variable. En particular, el controlador se ha presentado como un concepto de gemelo digital (DT), que es un método en creciente desarrollo en una variedad de aplicaciones. En DDPG-NIB-MFC, el ángulo de paso se considera como la entrada de control que depende de la velocidad óptima del rotor, que generalmente se deriva de la velocidad del viento efectiva. La estabilidad del sistema según la teoría de Lyapunov se puede lograr mediante la naturaleza recursiva de la teoría del retroceso y se ha utilizado la acción integral para compensar el error en estado estacionario. Además, debido a las características no lineales de las turbinas eólicas, el MFC tiene como objetivo manejar la dinámica del sistema no modelada y las perturbaciones. El algoritmo DDPG con estructura de actor-crítico se ha añadido en la estructura de control propuesta para ajustar de manera eficiente y adaptativa los parámetros del controlador integrados en el controlador NIB. En este esfuerzo, un gemelo digital de un controlador presentado se define como un modelo en tiempo real y probabilístico que se implementa en el dispositivo de procesamiento de señales digitales (DSP). Para garantizar el rendimiento del enfoque propuesto y el comportamiento de salida del sistema, se han considerado procedimientos de prueba de software en bucle (SIL) y hardware en bucle (HIL). A partir de los resultados de simulación e implementación, se puede concluir que el controlador de retroceso propuesto basado en DDPG es más efectivo, robusto y adaptativo que los controladores de retroceso y proporcional-integral (PI) optimizados por optimización por enjambre de partículas (PSO) en presencia de incertidumbres y perturbaciones.