CẢI THIỆN HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN BUỒN TUA SRAH ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID - FUZZY c10f4b65

1. Đ I H CăĐÀăN NG
TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA
---------------------------------------
ĐOÀNăVĔNăMINH
C I THI N H TH NGăĐI U T C NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH
NG D NG B ĐI U KHI N PID - FUZZY
LU NăVĔNăTH CăSĨăKỸ THU T
ĐƠăN ng ậ Nĕmă2018

2. Đ I H CăĐÀăN NG
TR NGăĐ I H C BÁCH KHOA
---------------------------------------
ĐOÀNăVĔNăMINH
C I THI N H TH NGăĐI U T C NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH
NG D NG B ĐI U KHI N PID - FUZZY
Chuyên ngành: Kỹ thuật Đi u khi n và Tự đ ng hóa
Mã s : 8520216
LU NăVĔNăTH CăSĨăKỸ THU T
Ng iăh ng d n khoa h c:
TS. Nguy năVĕnăMinhăTrí
ĐƠăN ng ậ Nĕmă2018

3. L IăCAMăĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình khoa nào khác.
Tác gi luận văn
Đoàn Văn Minh

4. C I THI N H TH NG ĐI U T C NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH
NG D NG B ĐI U KHI N PID - FUZZY
Học viên: Đoàn Văn Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật Đi u khi n và Tự đ ng hóa
Mư s : 8520216 Khóa: K33 Đắk Lắk Tr ng Đ i học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm t t - B đi u khi n PID đư và đang đ c ứng d ng r ng rãi nh vào những u đi m ổn
định và đáp ứng đầu ra t t. Tuy nhiên với các các h th ng mà thông sô thay đổi liên t c thì
b đi u khi PID Fuzzy sẽ khắc ph c đ c đi m y u c a đi u khi n PID kinh đi n đó là kh
năng đáp ứng t t, đ m b o tín hi u đầu ra ít bị thay đổi đ i với sự thay đổi c a các tham s
c a h th ng trong quá trình mô hình hóa cũng nh trong quá trình vận hành. Luân văn đư
xây dựng đ c mô hình h th ng đi u t c th y đi n dựa vào những nguyên lý làm vi c và
các đặc tính vật lý từ tài li u tham kh o [12][13] và thi t k b đi khi n PID Fuzzy dựa trên
những b PID kinh đi n và các nguyên tắc thi t k b đi u khi n m . Luân Văn mô ph ng
đánh giá k t qu đ t đ c giữa các b đi u đi u khi n: PID – Fuzzy, PID Ziegler – Nichols
và b đi u khi n điêu t c với thông s PID nhà máy BTS và với giá trị kh đ ng thực t t i
nhà máy BTS. Từ đó rút ra đ c những k t luận và đ a ra h ớng phát tri n ti p theo.
MPROVING THE GOVERNOR SYSTEM OF HYDRO-POWER BUON TUA SRAH
APPLICATIONS PID ậ FUZZY CONTROLLERS
Abstract - PID controllers have been widely applied due to their stable advantages and good
output response. However, for systems where the data is constantly changing, the Fuzzy
PID controller overcomes the weaknesses of the classic PID controller, which is the ability
to respond well to ensure that the output signal is less volatile for the change of system
parameters during modeling as well as during operation. The model of the hydrodynamic
speed control system based on working principles and physical characteristics from the
reference [12] [13] and Fuzzy PID controller design based on sets Classical PID and fuzzy
controller design principles. Simulation results were obtained between controllers: PID
Fuzzy, PID Ziegler - Nichols and the speed controller with the PID parameters of the BTS
plant and the actual values at the BTS plant. From there draw conclusions and give direction
to the next development.

5. M C L C
M Đ U
1. Tính cấp thi t c a đ tài…………………………………………… ............ ……………1
2. M c tiêu nghiên cứu…………………………………………………............. ………….2
3. Đ i t ng và ph m vi nghiên cứu……………………………………............. …………2
4. Ph ơng pháp nghiên cứu………………………………………………..............………. 2
5. B c c luận văn…………………………………………………………..............………2
CH NGă1 - T NG QUANG NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH VÀ H
TH NGăĐI U T C NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH..............................4
1.1. Tổng Quang nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah……………………...............…………4
1.1.1. Các công trình th y công và tuy n năng l ng......................... ..........................4
1.1.2. Đi u chỉnh t c đ trong nhà máy đi n………………………… .............………7
1.2 Tổng quan v đi u t c nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah……………............………10
1.2.1 Chức năng……………………………………………………… ...........……….10
1.2.2. Thông s .............................................................................................................11
1.2.3. Cấu hình phần cứng c a b chuy n đổi .............................................................11
1.2.4. Qúa trình chuy n đổi tr ng thái làm vi c...........................................................13
1.2.5. Nguyên lý làm vi c ............................................................................................13
1.2.6. Ch đ vận hành.................................................................................................15
1.2.7. Đặc tính kh i đ ng.............................................................................................17
1.2.8. Thông s lấy từ đi u t c.....................................................................................18
1.3 Các công trình nguyên cứu công b ………………………………….......... …………22
1.3.1. Trong n ớc.........................................................................................................22
1.3.2. N ớc ngoài .........................................................................................................23
1.3.3. Nhận xét chung...................................................................................................25
1.4. K t luận ch ơng 1 .........................................................................................................25
CH NGă2 ậ MO HINH HOA H TH NGăĐI U T C TURBINE TH Y
ĐI N....................................................................................................................................26
2.1 Mô hình hóa cơ khí đi u khi n…………………………………………… ..........…....26
2.2 Mô hình hóa Turbine th y lực…………………………...……………… ..........……..30

6. 2.3. Mô hình hóa h th ng turbine – máy phát ....................................................................34
2.4. Tổng h p .......................................................................................................................36
2.5. K t luận ch ơng 2 .........................................................................................................37
CH NGă3 ậ C ăS LÝ THUY T DI U KHI N M ............................. .................38
3.1 Giới thi u chung.............................................................................................................38
3.1.1. Định nghĩa tập m ..............................................................................................40
3.1.2. M t vài d ng hàm liên t c th ng đ c sử d ng ..............................................41
3.2. Xây dựng mô hình m cho đ i t ng ...........................................................................41
3.2.1. Mô hình m Mamdami.......................................................................................42
3.2.2. Mô hình m Sugeno...........................................................................................52
3.2.3. So sánh hai lo i mô hình ....................................................................................54
3.3. Tổng h p b đi u khi n m ..........................................................................................54
3.3.1. Cấu trúc c a b đi u kh n m ............................................................................54
3.3.2. Nguyên tắc tổng h p b đi u khi n m .............................................................55
3.3.3. Các b ớc thực hi n khi xây dựng b đi u khi n m .........................................57
3.4. K t luận .........................................................................................................................58
CH NGă4 - THI T K B ĐI U KHI N PID - FUZZY.........................................59
4.1. Nguyên tắc chuy n đổi PID thành PID - FUZZY và các tập m t ơng ứng................59
4.2. Xây dựng luật đi u khi n ..............................................................................................61
4.3. K t Luận Ch ơng..........................................................................................................69
CH NGă5 - MÔ PH NG...............................................................................................70
5.1. Xác định thông s mô ph ng.........................................................................................70
5.2. Thông s mô ph ng.......................................................................................................71
5.3. Sơ đồ mô ph ng ............................................................................................................71
5.3.1 B đi u khi n PID- FUZZY................................................................................71
5.3.2 B đi u khi n PID ZIEGLE - NICHOLS:..........................................................73
5.3.3 B đi u khi n PID Dùng thông s PID Nhà máy Buôn Tua Srah......................74
5.3.4 Tổng h p các b đi u khi n khi n ......................................................................75
5.3.5 K t Q a mô ph ng…………………………………………………. ……........76
5.4. K t Luận Ch ơng 5.......................................................................................................81
K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................ ...........82

7. DANH M C TÀI LI U THAM KH O
QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI (b n sao)
PH L C

8. KÝ HI U VÀ CHỮ VI T T T
CÁC KÝ HI U
f Tần số hệ (Hz)
n Số vòng quay Rôto của máy phát (vòng/phút)
w T c đ máy phát (rad/s)
KP Hằng s tỷ l
KI Hằng s tích phân
KD Hằng s vi phân
J Mô men quán tính (kgm2
)
Pm Công suất cơ (MW)
Pe Công suất điện (MW)
Tm Mô men cơ
Te Mô men điện
Q Lưu lượng qua turbine (m3
/s)
H Chiều cao cột áp (m)
ag Gia t c (m/s2
)
L Chi u dài đ ng ng áp lực (m)
Tw Hằng s th i gian kh i đ ng c a n ớc
H s c n
H Hằng s quán tính máy phát
Tp Hằng s servomotor
Ks H s servomotor
TG Hằng s cánh h ớng
s Toán tử Laplace

9. CÁC CHỮ VI T T T
PID B đi u khi n PID
PID-FUZZY B đi u khi n PID - M
CCR Phòng đi u khi n trung tâm
LCU T đi u khi n t i ch
P/G Công suất/ Đ m tham chi u
SD Dãi t c đ ch t
bp(Speed droop) T c đ thay đổi
BQ2 C m bi n cánh h ớng
H3 Cánh h ớng.
PV1 Van tỷ l
MV1 Van Chính
AMP H s kh ch đ i van tỷ l
BQ1 C m bi n vị trí van chính
NS Thu thập tr ng thái h th ng
FR Tần s tham chi u
GOV Đi u T c
YNL Đ m không t i
YK1 góc m thứ 1
YK2 góc m thứ 2

10. DANH M C CÁC B NG
S hi u
hình vẽ
Tên hình vẽ Trang
1.1 Cửa nhận n ớc 6
1.2 Đập Tràn 7
1.3 Đ ng hầm áp lực 8
1.4 Cấu hình phần cứng đi u t c 12
1.5 Sơ đồ chuy n đổi tr ng thái làm vi c 13
1.6 Sơ đồ cấu trúc h th ng đi u t c 14
1.7 Đ ng kh i đ ng Governor 17
1.8 Đ ng đặc tính dừng c a Governor 18
1.9 Giao di n chính c a b đi u t c 18
1.10 Chuy n đổi c t n ớc bằng tay 19
1.11 Thông s PID không t i 19
1.12 Thông s PID mang t i 19
1.13 Thông s c m bi n vị trí 20
1.14 Thông s giới h n đ m 20
1.15 Thông s t c đ đóng m cánh h ớng 20
1.16 Thông s c t n ớc 21
1.17 Thông s vòng lặp servo 21
1.18 Thông s cánh h ớng 21
1.19 Hằng s th i gian 22
1.20 K t qu mô ph ng 22
1.21 Mô hình đi u khi n 23
1.22 K t qu mô ph ng với th i gian kh i đ ng cơ khí TM
24

11. 1.23 K t qu mô ph ng do tín hi u t c đ phân ph i 24
2.1
Sơ đồ đơn gi n nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah với đ ng ng áp lực
đơn
26
2.2 Sơ đồ h th ng cơ khí đi u khi n nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah 27
2.3 Sơ đồ nguyên lý c a c m van servo 28
2.4 Sơ đồ cấu trúc hàm truy n c a c m van servomotor cơ th y lực 29
2.5 Sơ đồ cấu trúc hàm truy n c a c m van servormotor cơ đi n 29
2.6 Sơ đồ cấu trúc hàm truy n rút gọn c a c m van servormotor cơ đi n 30
2.7 Sơ đồ tổng quang c a nhà máy th y đi n 30
2.8 Mô hình c a turbine 34
2.9 Mô hình c a turbine – máy phát 36
2.10 Mô hình phi tuy n h th ng đi u t c turbine th y đi n. 37
3.1 Sơ đồ kh i chức năng các b đi u khi n m . 42
3.2 Hàm liên thu c c a luật h p thành 46
3.3 Gi i m bằng ph ơng pháp cực đ i 48
3.4 Gi i m theo nguyên lý trung bình 49
3.5 Gi i m theo nguyên lý cận trái 49
3.6 Gi i m theo nguyên lý cận ph i 50
3.7 Gi i m theo ph ơng pháp trọng tâm 50
3.8 Cấu trúc c a b đi u khi n m cơ b n 55
4.1 H th ng fuzzy 60
4.2 M i liên h n giữa các mức c a e và edot 60
4.3 M i liên h n giữa các mức c a Kpp và Kdp 61

12. 4.4 M i liên h n giữa các mức c a α 61
4.5 Tín hi u đầu ra c a PID 61
4.6 Bô đi u khi n PID - FUZZY 64
4.7 Vùng sai lêch e 64
4.8 Vùng sai lêch de 65
4.9 Đầu ra Kp 65
4.10 Đầu ra Kdp 66
4.11 Đầu ra α 66
4.12 Ph ơng pháp trọng tâm 67
5.1 Hàm truy n h kín 70
5.2 Sơ đồ mô ph ng hàm truy n h kín 70
5.3 K t qu mô ph ng th hi n trong Scope 71
5.4 Sơ đồ tổng quang c a h th ng điêu t c với b đi u khi n PID-FUZZY 72
5.5 B đi u khi n PID-FUZZY K t h p với khâu khu ch đ i 72
5.6 B đi u khi n PID-FUZZY 73
5.7 Mô hình đi u t c turbine th y đi n 73
5.8
Sơ đồ tổng quang c a h th ng điêu t c với b đi u khi n PID
ZIEGLER - NICHOLS
74
5.9 B đi u khi n PID ZIEGLER - NICHOLS 74
5.10 Sơ đồ tổng quang c a h th ng điêu t c với thông s PID nhà máy BTS 75
5.11 B đi u khi n điêu t c với thông s PID nhà máy BTS 75
5.12 Tổng h p các b đi u khi n điêu t c 76
5.13 K t qu mô ph ng b đi u khi n PID – FUZZY(Hmax) 77
5.14 K t qu mô ph ng b đi u khi n PID ZIEGLER – NICHOLS(Hmax) 77

13. 5.15
K t qu mô ph ng b đi u khi n dùng thông s PID nhà máy Buôn Tua
Srah(Hmax)
78
5.16 K t qu mô ph ng t c đ các b đi u khi n với Hmax 78
5.17
K t qu mô ph ng t c đ các b đi u khi n với Hmax đ c phóng to t i
các đi m xác lập
79
5.18 K t qu mô ph ng t c đ các b đi u khi n với Hmin 79
5.19
K t qu mô ph ng t c đ các b đi u khi n với Hmin đ c phóng to t i
các đi m xác lập
80
5.20 Hình t c đ kh i đ ng c a nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah 80

14. 1
M Đ U
1. Tính c p thi t c aăđ tài
Trong sự phát tri n kinh t đất n ớc, th y đi n đóng vai trò vô cùng to lớn, là m t
cấu phần quan trọng c a ngành đi n đ m b o cung ứng đi n cho h th ng đi n Vi t Nam,
đặc bi t trong b i c nh s n l ng đi n từ than, dầu m … đang dần c n ki t. Th y đi n
chi m kho ng 15-20% tổng s n l ng đi n c a th giới và chi m tới 95% tổng s n l ng
năng l ng tái t o. Và t i Vi t Nam, th y đi n hi n vẫn chi m kho ng 35% tổng s n l ng
đi n toàn h th ng.
Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah nằm trên khu vực Nam Tây nguyên, công suất
máy phát lớn (86 MW), k t n i l ới 500 kV Đắk Nông và các tr m 220kV Buôn Ku p đ
cung cấp đi n cho Mi n Nam. S n l ng đi n trung bình năm 358,6 tri u kW
Hồ Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah là hồ đi u ti t năm nên Không chỉ đóng góp
s n l ng đi n cho vi c đ m b o cung ứng đi n, th y đi n Buôn Tua Srah còn góp phần
quan trọng trong vi c t o nguồn lực phát tri n kinh t - xã h i t i địa ph ơng. đi u ti t n ớc
ch ng h n cho s n xuất lúa, hoa màu, cây công nghi p cà phê, ca cao...đi u ti t lũ đ h n
ch ngập l t cho khu vực h l u.
Với vài trò Nhà máy Th y đi n cấp 2 thì Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah ph i có
th i gian kh i đ ng và dừng máy nhanh, t c đ tăng/gi m t i nhanh đ đáp ứng nhu cầu c a
h th ng và h th ng đi u t c Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah giữa vai trò ch đ o đ
đáp ứng những yêu cầu. Với các chức năng chính c a h th ng đi u t c:
 Kh i đ ng và dừng máy;
 Giữ t c đ ổn định c a tổ máy khi hòa l ới hoặc khi mất t i đ t ng t;
 Chuy n đổi các tín hi u đi u khi n đi n sang các tín hi u th y lực đ có th đi u
khi n xy lanh th y lực đ đóng m cánh h ớng cho tổ máy;
 Đi u khi n và đi u chỉnh t c đ c a tổ máy theo các ch đ vận hành;
 Dừng máy bình th ng và dừng khẩn cấp khi có sự c .
Đi u t c nhận các tín hi u v c t n ớc, đ m cánh h ớng, công suất, t c đ và
tần s l ới đ đi u chỉnh tổ máy. Có 3 ch đ ho t đ ng chính: openning control, power
control và frequencey control. B đi u khi n trung tâm PID nhận các tín hi u sai s v đ
m cánh h ớng, công suất, t c đ và tần s l ới từ đó xuất tín hi u đi đi u khi n đ đ t giá
trị mong muôn.
Qúa trình đi u chỉnh t c đ c a đi u t c Buôn Tua Srah trong quá trình kh i
đ ng đ n đ t t c đ định mức còn chậm, đi u này kéo theo kh năng đáp ứng ph t i c a
nhà máy bị chậm đi, nh h ng đ n chất l ng c a h th ng và phát sinh s n l ng Qdu
âm.
Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah tham gia thị tr ng phát đi n c nh tranh nên
ph i đáp ứng đ c các y u t v th i gian cung cấp đi n theo yêu cầu c a tổ thị tr ng đi n
A0 đ từ đó đ m b o đ c nhu cầu c a h th ng và tính kinh t cho nhà máy. Từ các y u t
trên ta thấy cần thi t ph i nghiên cứu đ a ra c i ti n chất l ng đi u khi n c a H th ng
đi u t c trong quá trình kh i đ ng tổ máy đ h th ng làm vi c đ c t t, nhanh va tin cậy
hơn.

15. 2
2. M c tiêu nghiên c u
 Nâng cao kh năng đáp ứng t c đ c a h th ng đi u t c turbine phát đi n.
 Tìm ra ph ơng pháp đi u khi n t i u nhất, tính toán các khâu đi u khi n đ xây
dựng mô hình đi u khi n.
 Xây dựng đ c mô hình đi u khi n t i u và mô hình toán học c a h th ng đi u
t c nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah đ áp d ng vào thực ti n trong vi c đi u chỉnh t c đ
c a Turbine - máy phát nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah.
3. Đ iăt ng và ph m vi nghiên c u
- Đ i t ng nghiên cứu là h th ng đi u t c (GOV) Turbine – máy phát trong nhà máy
th y đi n Buôn Tua Srah.
- Ph m vi nghiên cứu:
 Ph m vi nghiên cứu là đi u khi n h th ng đi u t Nhà máy Th y đi n Buôn Tua
Srah sử d ng b đi u khi n PID - FUZZY, chỉ thực hi n mô ph ng k t qu trên phần m m
Matlab Simulink, không thực hi n trên thi t bị thực t .
 Nguyên cứu chuyên sâu lý thuy t đi u khi n PID – FUZZY.
 Nghiên cứu và xây dựng mô hình đi u khi n t i u cho b đi u t c Turbine c a
nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah
 Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah là nhà máy có mô hình đ ng ng áp lực đơn,
cho nên ta xem:
 Sức c n th y lực là không đáng k có th b qua.
 Đ ng ng áp lực là không đàn hồi và n ớc trong đ ng ng là không
nén đ c.
 Xem c t n ớc là c định.
4. Ph ngăphápănghiênăc u
Đ thực hi n nghiên cứu đ tài khoa học này, thì cần ph i k t h p 2 ph ơng pháp sau:
- Nghiên cứu lý thuy t đi u khi n PID – FUZZY.
- Nghiên cứu xây dựng mô hình toán học đi u t c Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah
- Dựa trên các mô hình toán học, nghiên cứu và áp d ng lý thuy t c a h th ng đi u
khi n PID – FUZZY.
- Sử d ng công c Matlab đ mô ph ng, đánh giá và rút ra k t luận.
5. B c c lu n vĕn

16. 3
Luận văn đ c chia làm 05 ch ơng với các n i dung chính c a m i ch ơng nh sau:
Ch ngă1:ăT ng quan v nhà máy th yăđi n Buôn Tua Srah và h th ngăđi u
t c nhà máy th yăđi n Buôn Tua Srah;
- 1.1 Tổng quan v nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah;
- 1.2 Tổng quan v h th ng đi u t c nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah.
- 1.3 Các công trình nghuyên cứu công b
- 1.4 K t Luận ch ơng 1
Ch ngă2:ăXơyădựngăđ c mô hình toán h c c a h th ngăđi u t c nhà máy
Th yăđi n Buôn Tua Srah
- 2.1 Mô hình hóa cơ khí đi u khi n
- 2.3 Mô hình hóa Turbine th y lực
- 2.4 Mô hình hóa h th ng turbine – máy phát
- 2.5 Tổng h p
- 2.6 K t Luận ch ơng 2
Ch ngă3:ăT ng quan v Lý thuy tăđi u khi n M
- 3.1 Giới thi u chung
- 3.2 Xây dựng mô hình m cho đ i t ng
- 3.3 Tổng h p b đi u khi n m
- 3.4 K t luận ch ơng 3
Ch ngă4:ăThi t k b đi u khi n PID - FUZZY.
- 4.1 Nguyên tắc chuy n đổi PID thành PID - FUZZY và các tập m t ơng ứng.
- 4.2 Xây dựng luật đi u khi n.
- 4.3. K t Luận Ch ơng 4
Ch ngă5.ăMô ph ng
- 5.1. Xác định thông s mô ph ng
- 5.2 Thông s mô ph ng
- 5.2. Sơ đồ mô ph ng
- 5.4.K t Luận Ch ơng 5

17. 4
Ch ngă1 - T NG QUANG NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH VÀ H
TH NGăĐI U T C NHÀ MÁY TH YăĐI N BUÔN TUA SRAH
1.1 T ng Quang nhà máy th yăđi n Buôn Tua Srah
Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah là m t công trình nằm trong quy ho ch các nhà
máy th y đi n bậc thang trên sông Srêpôk. Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah đ c kh i
công xây dựng vào ngày 25 tháng 11 năm 2004, nằm trên dòng sông Krông Nô (M t
nhánh c a sông Srêpôk) thu c địa phận xã Nam Ka huy n Lắk c a tỉnh Đắk Lắk và xã
Qu ng Phú, huy n Krông Nô c a tỉnh Đắk Nông, cách trung tâm thành ph Buôn Ma
Thu t 90km theo đ ng qu c l 27.
Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah gồm 2 tổ máy với tổng công suất lắp máy
86MW, công suất đ m b o 21MW. Nhi m v chính c a công trình là cung cấp đi n
l ng trung bình hàng năm 358,5 tri u kWh đi n thông qua 2 đ ng dây 220kV Buôn
Tua Srah - Đắk Nông và Buôn Tua Srah - Buôn Kuôp. Ngoài ra công trình còn làm tăng
37,6MW công suất đ m b o, 77 tri u kWh đi n l ng trung bình hàng năm cho th y
đi n Buôn Ku p và 20,9MW công suất đ m b o, 34,8 tri u kWh cho th y đi n Srêpok
3. Tổ máy đầu tiên c a nhà máy đ c hòa l ới đi n qu c gia vào ngày 07/09/2009, tổ
máy s 2 hòa l ới ngày 21/12/2009.
Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah là nhà máy đầu nguồn trong h th ng các nhà
máy th y đi n bậc thang trên sông Srêpôk. Hồ chứa n ớc nhà máy th y đi n Buôn Tua
Srah có dung tích hữu ích 522,6 tri u m3
, là hồ đi u ti t năm nên có kh năng đi u ti t cắt
lũ gi m nhẹ thi t h i do lũ gây ra cho vùng h du, giữ và cung cấp n ớc t ới tiêu cho
hàng ngàn hecta đất nông nghi p vùng h du vào mùa khô h n. Không những th hồ
chứa nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah còn t o ra m t môi tr ng không khí mát mẻ
cho nhân dân s ng quanh khu vực, t o môi tr ng t t đ phát tri n ngành nuôi trồng
th y s n... góp phần gi i quy t công ăn vi c làm cho địa ph ơng.
Công trình nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah là m t công trình quan trọng trong
h th ng các nhà máy th y đi n bậc thang trên sông Srêpôk, nó vừa có chức năng đi u
ti t cắt lũ cho h du, cấp n ớc ph c v nông nghi p cho mùa khô, góp phần gi m gánh
nặng thi u đi n cho h th ng đi n qu c gia, tăng công suất, đi n năng cho các nhà máy
phía sau... góp phần phát tri n kinh t đất n ớc.
1.1.1 Các công trình thủy công và tuyến năng lượng
1.1.1.1 Lưu vực h chứa đập ch nh
a. L u vực
L u vực là phần di n tích b mặt đất trong tự nhiên mà mọi l ng n ớc m a khi rơi
xu ng sẽ tập trung l i và thoát qua m t cửa ra duy nhất.
Các thông s v l u vực:
- Di n tích l u vực 2930km2
- L ng m a trung bình nhi u năm 1950mm
- L u l ng trung bình nhi u năm 102m3
/s
b. Hồ chứa
Hồ chứa là nơi tích n ớc t o năng l ng đ s n xuất đi n năng. Ngoài ra còn chức
năng cắt gi m đỉnh lũ vào mùa m a và đi u ti t n ớc ph c v s n xuất nông nghi p vào

18. 5
mùa khô. Hồ Buôn Tua Srah có dung tích hữu ích lớn nên thu c lo i đi u ti t năm.
Các thông s hồ chứa:
- Mực n ớc dâng bình th ng (MNDBT) 487.5m
- Mực n ớc ch t (MNC) 465m
- Mực n ớc gia c ng (MNGC) 489.5m
- Mực n ớc lớn nhất ứng với P = 0,5% 487.82m
- Mực n ớc lớn nhất ứng với P = 0,1% 489.5m
- Dung tích toàn phần (Wtb) 786.9x106
m3
- Dung tích hữu ích (Whi) 522.6x106
m3
- Dung tích ch t (Wc) 264.2x106
m3
c. Đập chính
Đập chính có nhi m v ngăn dòng ch y tích n ớc cho hồ chứa Buôn Tua Srah.
Đập chính cũng là nơi chịu áp lực lớn và đ c làm bằng đá đổ với l i giữa bằng đất
ch ng thấm.
Các thông s cơ b n:
- Cao trình đỉnh đập 492.3m
- Chi u cao đập lớn nhất 83m
- Chi u r ng đỉnh đập 8m
- Chi u dài theo đỉnh đập 1041.14m
d. Cửa nhận n ớc:
Cửa nhận n ớc có chức năng h ớng n ớc từ hồ chứa vào đ ng hầm áp lực đ quay
bánh xe công tác. Ngoài ra nh các thi t bị đ c b trí t i đây thì cửa nhận n ớc còn có chức
năng ngăn rác từ hồ vào turbine, đóng đ ng hầm dẫn n ớc khi dừng máy sự c , n p xư n ớc
đ ng hầm.

19. 6
Hình 1.1 Cửa nhận n ớc
e. Đập tràn
Đập tràn nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah làm bằng bê tông c t thép, có 3 khoang xư
tràn và đ c vận hành bằng cửa van cung. Các thi t bị chính t i đập tràn đ c lắp đặt đ vận
hành các h ng m c t i đập tràn, đ x lũ và đi u ti t n ớc cho h l u gồm các thi t bị: Cửa van
cung, cửa sửa chữa, nhà vận hành đập tràn, cẩu tr c chân dê.

20. 7
Hình 1.2 Đập Tràn
Chú thích
1 Cửa van sửa chữa
2 Khe phay cho cửa van sửa chữa
3 Cửa van cung
4 Rưnh tr t cho cửa van cung
5 Xylanh th y lực nâng h cửa van cung
6 Cẩu tr c chân dê
7 Dầm nâng cửa sửa chữa
8 Thang lên xu ng
9 Kho van
10 G i quay cửa van cung
Thông s đập tràn:
- Ki u đập Bê tông c t thép
- Cao trình ng ng tràn trên 488m
- Cao trình ng ng tràn d ới 473.5m
- Cao trình mũi phóng 449m

21. 8
- Cao trình h tiêu năng 420m
- L u l ng xư thi t k ứng với P 0.1 4216.6m3
/s
f. Đ ng hầm
Đ ng hầm có nhi m v dẫn n ớc từ cửa nhận n ớc vào buồng xoắn Turbine đ quay
bánh xe công tác.
Nhà máy Th y đi n Buôn Tua Srah sử d ng hai đ ng dẫn riêng bi t cho hai tổ máy.
Chi u dài đ ng hầm 172.3m, đ ng hầm có đ ng kính 5.5m t i cửa nhận n ớc cao trình
452.5m đ n tr ớc buồng xoắn cao trình 425.6m tính từ đáy . Đ ng hầm chia làm các phân
đo n và đ d c cũng khác nhau, đ ng hầm đ c bọc bằng bê tông c t thép, riêng hai đo n đầu
phía cửa nhận n ớc và phía giáp nhà máy đ c lót bằng ng thép và m t s đo n đ c gia c
bằng bê tông c t thép. L u l ng thi t k t i đa cho 2 đ ng hầm là 204.9m3
/s.
Hình 1.3 Đ ng hầm áp lực
Các thông s cơ b n:
- S l ng đ ng hầm 2
- Chi u dài đ ng hầm 172.3m
- L u l ng thi t k cho 2 đ ng hầm 204.9m3/s
- Đ ng kính đ ng hầm 5.5m
1.1.1.2 Các thiết bị cơ điện tại nhà máy và trạm phân phối 220kV
Nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah gồm có 2 tổ máy, công suất lắp máy 86MW. Nhà
máy đ c xây dựng cơ b n bằng bê tông c t thép, gồm có 5 cao trình chính: 426m, 429m,
433m, 439.6m và 444.05m. Nhà máy thuỷ đi n đ c t o nên b i các thành phần nh sau:
Tuabin, máy phát đi n, máy bi n áp chính T1, T2, h th ng kích từ, h th ng đi u t c, các
thi t bị khác và tr m đi n phân ph i.
a. Máy phát

22. 9
Máy phát đi n nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah là lo i máy phát đi n đồng b 3 pha
rotor cực lồi, ki u tr c đứng
- Hãng ch t o
- Lo i Máy phát
- Công suất định mức
- H s công suất định mức
- Đi n th định mức
- Dòng đi n định mức
- Tần s định mức
- Tóc đ quay định mức
- Tóc đ quay lồng t c định mức
- Moment quán tính (GD2
)
- Công Suất Qdm phát ra Uđm, 0,85
- Công Suất Qdm nhận vào Uđm, 0,85
- Tổng tổn thất Maý phát
- Cấp tăng nhi t đ
- Cấp cách đi n
- Nhi t đ tăng vận hành bình thu ng
- Nhi t đ tăng vận hành không th ng xuyên.
- Tỉ s ngắn m ch
: DEC, China
: Nữa dù SF43-40/7250
: 50,6 MVA (43MW)
: 0,85
: 13,8 kV
: 2116,5A
: 50Hz
: 150 vòng/ phút
: 290 vòng/ phút
: 6000 Tm2
: 26,66 MVAr
: 26,66 MVAr
: 965,1 kW
: B
: F
: 80 K
: 85 K
: > 1
b. Máy bi n áp chính T1, T2
Máy bi n áp (MBA) chính T1, T2 nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah đ c dùng đ
bi n đổi đi n áp từ 13,8 kV lên thành 220 kV. Phía h áp 13,8 kV đ c n i với đầu cực máy
phát qua máy cắt đầu cực, phía cáo áp đ c n i với tr m phân ph i ngoài tr i 220kV – 110
kV
- Nhà s n xuất
- Lo i
- Tần s định mức
- Sơ đồ đấu dây
- Đi n áp định mức nấc chính
 HV
 LV
- Đi n áp định mức trung tính
: TBEA Hengyang TraATformer
: SF-5100/220
: 50
: Yn d11
: 230 kV
: 13.8 kV
: 110 kV

23. 10
- Công suất định mức
+ ONAF
+ ONAN
- Dòng định mức nấc chính (ONAF)
 HV
 LV
- Dòng định mức chịu đựng ngắn h n
- Kho ng th i gian ngắn định mức
- Đi n áp ngắn m ch (UN)
- Tổn thất không t i (P0)
- Tổn thất có t i
H th ng làm mát.
- Lo i
- S l ng b t n nhi t
: 51 MVA
: 38.25 MVA
: 128 A
: 2133.7 A
: 31.5 kA
: 3 s
: 12.5%
: 45 kW
: 180 kW
: PC2600-25/520
: 10 b
c. Tuabin
Turbine th y đi n Buôn Tua Srah là lo i Turbine Francis, cấu t o c a Turbine bao gồm: tr c
Turbine, ổ h ớng Turbine, bánh xe công tác (BXCT), buồng xoắn, côn hút, cánh h ớng,
servomotor, các thi t bị đo l ng, b o v và hi n thị.
Thông s kỹ thuật:
- Lo i turbine Francis tr c đứng
- Công suất 44.15MW
- T c đ định mức 150v/p
- T c đ lồng t c 290v/p
- C t n ớc lớn nhất Hmax 58.5m
- C t n ớc tính toán Htt 46.5m
- C t n ớc nh nhất Hmin 34.4m
- L u l ng tính toán 106.58m3
/s
- S cánh BXCT 13 cánh
- S cánh h ớng đ ng 24 cánh
- S cánh h ớng tĩnh 24 cánh
1.2 T ng quan v đi u t c nhà máy th yăđi n Buôn Tua Srah:
1.1.1 Chức năng:
- Giữ t c đ ổn định c a tổ máy và đi u chỉnh t c đ c a tổ máy trong quá trình
kh i đ ng và dừng máy và trong quá trình mang t i.

24. 11
- Chuy n đổi các tín hi u đi u khi n đi n sang các tín hi u th y lực đ có th đi u
khi n xy lanh th y lực đ đóng m cánh h ớng cho tổ máy.
- Đi u khi n và đi u chỉnh t c đ c a tổ máy theo các ch đ vận hành.
- Tự đ ng kh i đ ng tổ máy, vận hành trong đi u ki n không t i, có t i theo trình tự
vận hành.
- Dừng máy bình th ng và dừng khẩn cấp khi có sự c .
1.1.2 Thông số:
H th ng đi u t c :
- Hãng ch t o : DEC, CHINA.
- Lo i : HGS-H21-50-140
- Mức đ quét b đi u t c : 40ms
- Đ nh y đi u chỉnh t c đ : 0,02%
- Dãi ch t c a t c đ tổ máy : ≤ 0,02
- Đ chính xác đi u chỉnh t c đ : 0,1%
- Đ chính xác đi u chỉnh công suất : 0,1%
- Đ chính xác đi u chỉnh cánh h ớng : 0,1%
- Đ chính xác ph n hồi servomotor : 0,1%
- Th i gian ch t c a servomotor : Tq < 0,2 s
- Lo i thi t bị c m bi n t c đ : Bi 5
- Đ chính xác c m bi n t c đ : 0,02%
- Kích th ớc t đi u t c : 800 x 600 x 2260
- Đ l i khâu tỷ l : 0- 20
- Đ l i khâu tích phân : 0-10 l/s
- Đ l i khâu vi phân : 0-5 s
- Dưy cài đặt tần s : 45 - 55
- Dưy cài đặt công suất : 0-100%
- Dưy cài đặt giới h n đ m đi n : 0-100%
- Dãy ch t nhân t o cài đặt c a tần s : ± 5HZ
- Speed droop : bp 0~10%.
- Nguồn cấp DC : 220V
- Nguồn cấp AC : 220V 50Hz
1.1.3 Cấu hình phần cứng cho bộ chuyển đổi

25. 12
Hình 1.4 Cấu hình phần cứng đi u t c
H th ng đi u t c đ c tách thành 2 phần riêng bi t. M t là phần giao di n giữa ng i
đi u khi n và ch ơng trình đi u khi n (MMI), phần còn l i là b đi u khi n và chuy n đổi
PAC A và PAC B , trong đó:
- MMI là thi t bị có chức năng hi n thị và đi u chỉnh các thông s P&I&D
hi n thị các tr ng thái vận hành và danh sách l i khi có sự c x y ra. Ngoài ra thi t bị này
còn đ c sử d ng trong quá trình thử nghi m h th ng đi u t c c a tổ máy.
- H th ng đi u t c đ c trang bị 2 b đi u khi n (PAC A & PAC B) ho t
đ ng dự phòng cho nhau. M i b đ c trang bị các module CPU, DI/DO, AI/AO gi ng
nhau. Các b đi u khi n này có chức năng thu thập các dữ li u c a h th ng, chuy n đổi
các tín hi u đi đi u khi n cánh h ớng thực hi n các chức năng b o v và giao ti p thông
tin với h th ng SCADA c a nhà máy. Khi m t trong hai b bị sự c thì nó sẽ tự chuy n đổi
qua b còn l i đ ti p t c đi đi u khi n mà không gây ra xáo tr n gì trong h th ng. N u c
hai b bị sự c thì h th ng sẽ đ c chuy n từ ch đ vận hành tự đ ng sang ch đ vận
hành bằng tay.
- M i b PAC có m t module đo l ng tần s , m i module này bao gồm 2
kênh đo l ng tần s cho máy và chúng có chức năng dự phòng cho nhau. Khi c 2 kênh
này bị h h ng thì h th ng sẽ chuy n sang ch đ vận hành bằng tay mà không nh h ng
tới vị trí đ m cánh h ớng hi n t i.
- Nguồn cung cấp cho h th ng đ c lấy từ 2 nguồn AC và DC đ đ m b o
nguồn DC24V đ c cung cấp bình th ng và liên t c.
- Phát hi n các sự c v tần s c a tổ máy, tần s c a l ới đi n, ngõ vào/ra các
tín hi u s , ngõ vào/ra các tín hi u t ơng tự, tín hi u thông tin đ ti n hành các cấp b o v .
1.1.4 Quá trình kiểm tra và chuyển đổi các trạng thái làm việc hệ thống điều tốc
1.1.4.1 Quá trình kiểm tra trạng thái làm việc :
Trong quá trình vận hành bình th ng h th ng Governor sẽ ki m tra các tr ng thái
ho t đ ng c a các thi t bị: đ dịch chuy n cánh h ớng, máy cắt đầu cực, ch đ vận hành tự

26. 13
đ ng, bằng tay… Các tín hi u này đ c đ a đ n h th ng từ t đấu n i các tín hi u bên
ngoài.
Sau khi có l nh kh i đ ng, b đi u khi n đ c đ a vào vận hành, các tín hi u v vị
trí cánh h ớng, tr ng thái c a máy cắt đầu cực sẽ đ c đ a v b đi u khi n. N u đ m
cánh h ớng lớn hơn 6 và máy cắt đầu cực đang vị trí “OFF” thì h th ng vận hành ch
đ không t i, n u máy cắt đầu cực vị trí “ON” thì h th ng sẽ vận hành ch đ mang t i.
N u tín hi u ph n hồi đ m cánh h ớng nh hơn 6 thì h th ng đang dừng và đ i l nh
kh i đ ng lần ti p theo. Khi h th ng làm vi c ch đ bằng tay thì b đi u khi n sẽ đi u
khi n theo đ m cánh h ớng đ đ m b o sự chuy n đổi giữa ch đ tự đ ng và bằng tay
không gây ra sự xáo tr n trong h th ng.
1.1.4.2 Quá trình chuyển đổ trạng thái làm việc :
Tr ng thía làm vi c c a đi u t c đ c chuy n đ theo sơ đồ sau:
Hình 1.5 Sơ đồ chuy n đổi tr ng thái làm vi c
Trong đó:
- GVPos : Là tín hi u ph n hồi đ m cánh h ớng
- fg : Tần s c a tổ máy
- DL : Tín hi u c a máy cắt đầu cực
1.1.5 Nguyên lý làm việc :
1.1.5.1 Sơ đ khối của hệ thống điều tốc:

27. 14
Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc h th ng đi u t c
Các phần tử trong sơ đồ:
- P/G : Công suất/ Đ m tham chi u
- SD : Dãi t c đ ch t
- NS : Thu thập tr ng thái h th ng
- AMP : H s kh ch đ i van tỷ l
- MV1 : Van Chính
- BQ1 : C m bi n vị trí van chính
- H4 : Đi u khi n bằng tay
- FR : Tần s tham chi u
- FRC : Đi u khi n thông s tham chi u
- PS : Nhận thông s
- PV1 : Van tỷ l
- H3 : Cánh h ớng.
- BQ2 : C m bi n cánh h ớng
- bp(Speed droop): t c đ thay đổi
1.1.5.2 Chức năng của các khối trong sơ đ :
 Power/ Opening Reference(P/G):
Cài đặt thông s cho b đi u khi n khi vận hành ch đ phát công suất, ch đ đ
m cánh h ớng. Các thông s cài đặt sẽ đ c thực hi n t i phòng đi u khi n trung tâm
hoặct i MMI.
 Frequency Reference(FR):

28. 15
Cài đặt tần s tham chi u cho tổ máy, có th thực hi n từ MMI hoặc t i phòng đi u
khi n trung tâm.Thông s này đ c dùng so sánh với tần s thực c a tổ máy từ m ch đo tần
s đ thực hi n đi u chỉnh t c đ (tần s ) c a tổ máy theo giá trị đặt.
 Speed Dead Band(SD):
D i t c đ cho phép đ c đi u chỉnh c a h th ng đi u t c. Khi t c đ v t ra ngoài
giới h n này thì b đi u t c sẽ không còn tác d ng đi u chỉnh. Khi vận hành, t c đ tổ máy
đ c liên t c lấy mẫu đ so sánh với d i tần s ch t này.
 Forward Reference control(FRC):
Lấy giá trị đặt công suất/đ m cánh h ớng so sánh với tín hi u đầu ra c a b PID đ
t o đặc tính đi u khi n đ a vào b khu ch đ i đ n đi u khi n van tỷ l .
 Network Status Slection(NS)
Chức năng chính c a nó là thu thập các tín hi u tần s c a h th ng, chuy n đổi tín
hi u thành d ng xung vuông chuẩn với chu kỳ ph thu c vào tần s l ới đ cung cấp cho b
đo tần s .
 Parameter Slection(PS):
Nhận tín hi u tần s từ l ới so sánh với giá trị cài đặt đ đ a vào khâu vi phân c a b
PID.
 Van tỷ l servo (PV1):
Nhận tín hi u đi u khi n từ b đi u chỉnh đi n và chuy n đổi sang tín hi u l u l ng
đ n đi u khi n Piston c a van chính.
 Van phân ph i chính (MV1):
Van phân ph i chính có chức năng cung cấp dầu đi u khi n đóng, m cho
servomotor và đ c đi u khi n b i van tỷ l .
 C m bi n đo đ dịch chuy n c a van chính (BQ1):
C m bi n này đ c đặt van chính có nhi m v đo đ m c a van chính và g i tín
hi u so sánh đ n van tỷ l đ đi đi u khi n van chính.
 C m bi n đo đ dịch chuy n cánh h ớng (BQ2)
C m bi n này đ c đặt trên xy lanh th y lực c a servo cánh h ớng. Dựa vào thi t bị
này mà h th ng đi u t c có th bi t đ c đ m cánh h ớng đ đi u chỉnh. Đây là c m
bi n đo đ dịch chuy n theo đ ng thẳng. Nguồn cấp 24VDC, đ phân gi i theo kho ng
cách 25μm, tín hi u đầu ra 4mA ÷20mA cung cấp cho PAC và Penel
hi n thị.
K0 , K1 , K2 là các hằng s .
1.1.6 Chế độ vận hành
B đi u chỉnh c a h th ng đi u t c làm vi c theo quy luật PID song song. Với 3 ch
đ làm vi c:
- Ch đ đi u chỉnh t c đ (không t i) d i ch t tần s là Er = 0 sử d ng nguyên tắc
đi u khi n PID.

29. 16
- Ch đ đi u chỉnh đ m cánh h ớng d i ch t tần s là Er = (0 ÷ 0.5)Hz sử d ng
nguyên tắt đi u khi n PI.
- Ch đ đi u chỉnh công suất d i tần s ch t là Er = (0 ÷ 0.5)Hz sử d ng nguyên
tắt đi u khi n PI.
- Trong đi u ki n không t i, chỉ vận hành ch đ đi u chỉnh t c đ .
- Khi làm vi c đồng b với l ới thì có 3 ch đ đi u chỉnh có th lựa chọn theo yêu
cầu và có th tự đ ng thay đổi ch đ . M i ch đ có thông s PID khác nhau.
1.1.6.1 Điều khiển độ mở:
T i CCR chọn ch đ Opening Control. Lúc này ấn vào nút „INC‟ hoặc„DEC‟ m t
cách liên t c đ đặt m t giá trị đ m theo mong mu n nằm trong dãy giới h n cho phép
0 đ n giá trị giới h n trên đư đ c đặt trong phần m m b đi u chỉnh) thì t i CCR sẽ gửi
m t tín hi u giá trị đặt đ m t ơng xứng tới b đi u khi n và sẽ chuy n đổi ra m t giá trị
đ m t ơng xứng với m t giá trị tín hi u t ơng tự với áp -10 ÷+10VDC sẽ đ c đ n van tỉ
l PV1 đ đi u khi n van chính MV1 đi đi u khi n đóng hoặc m cánh h ớng.
Khi van đi u khi n chính ho t đ ng thì b c m bi n đ m c a van này sẽ ph n hồi
tín hi u v cho b đi u t c đ giám sát và so sánh đ m , đồng th i lúc này các b c m bi n
đ m cánh h ớng cũng sẽ ph n hồi đ m cánh h ớng liên t c v cho các b đi u t c đ so
sánh với giá trị đặt ban đầu.
N u giá trị ph n hồi v bằng với giá trị đặt tr ớc đó thì sẽ không có tín hi u ngõ ra
cho b đi u khi n và lúc này van phân ph i sẽ tr v vị trí cân bằng.
1.1.6.2 Điều khiển theo công suất.
T i CCR chọn ch đ Power Control, chọn tăng công suất tự đ ng ALR operation
„USE‟ và lúc này chúng tăng sẽ đặt m t giá trị công suất nằm trong dãy giới h n cho phép
thì t i CCR sẽ gửi m t tín hi u giá trị đặt công suất xứng t ơng xu ng b đi u khi n và sẽ
đ c chuy n đổi ra với m t giá trị đ m t ơng ứng với m t giá trị tín hi u t ơng tự với áp
từ -10 ÷ +10 VDC sẽ đ c đ a đ n van tỉ l 1DT-01 đ đi đi u khi n van chính MV1 đi
đi u khi n đóng hoặc m cánh h ớng.
Khi van đi u khi n chính ho t đ ng thì b c m bi n đ m c a van này sẽ ph n hồi
tín hi u v cho b đi u t c đ giám sát và so sánh đ m , đồng th i lúc này các b c m bi n
đ m cánh h ớng cũng sẽ ph n hồi đ m cánh h ớng liên t c v cho các b đi u t c đ so
sánh với giá trị đặt ban đầu.
N u giá trị công suất ph n hồi v ch a bằng với giá trị đặt ban đầu thì tín hi u đi đi u
khi n vẫn ti p t c xuất l nh đi đi u khi n vẫn ti p t c xuất l nh đi m cánh h ớng đ ti p
t c tăng t i hoặc gi m t i, n u công suất c a tổ máy ph n hồi v bằng với giá trị đặt tr ớc
đó thì sẽ không có tín hi u ngõ ra cho b đi u khi n và lúc này van phân ph i sẽ tr v vị trí
cân bằng.
1.1.6.3 Điều khiển theo chế độ điều tần.
Khi b đi u t c đang ho t đ ng ch đ Opening Control hoặc Power Control n u
tần s v t ra ngoài dãy cho phép ±0,5Hz (tức 50,5 < f < 49,5) thì b đi u t c sẽ tham gia
đi u chỉnh t c đ bằng cách xuất tín hi u đi n áp t ơng ứng -10 ÷ +10 VD đ n van tỉ l
1DT-01 đ đi u khi n van chính 1MV đi đi u khi n đóng m cánh h ớng cho đ n khi t c

30. 17
đ nằm trong giới h n cho phép. khi van phân ph i tr v tr ng thái cân bằng thì b đi u t c
sẽ không xuất tín hi u đi đi u khi n.
ch đ đi u Speed Control n u tần s nằm trong giới h n 50,5 < f < 51Hz thì b
đi u t c sẽ tham gia đi u chỉnh tần s bằng cách xuất tín hi u đi đóng cánh h ớng và n u
tần s vẫn duy trì giới h n đó thì đ m sẽ chặn l i b i 12 đ m cánh h ớng.
N u tần s nằm trong giới h n 49 < f < 49,5Hz thì b đi u t c sẽ tham gia đi u chỉnh
tần s bằng cách suất tín hi u đi m cánh h ớng và n u tần s vẫn duy trì giới h n đó thì
đ m sẽ chặn l i b i giá trị c a hai đ m „Upper limit‟ và „Upper limit Power Setpoint‟.
1.1.7 Đặc tính khởi động:
Đ ng kh i đ ng có ba cấp t c đ đi u chỉnh đ c lập, chi ti t nh hình 1.7:
- T c đ thực c a tổ máy sau khi có l nh kh i đ ng sẽ tăng lên, cho đ n khi
có tín hi u t c đ vào b PID đi m RATE#1) thì b PID sẽ bắt đầu đi u khi n t c đ c a
tuabin với đ gia tăng t c đ là 4% t c đ định mức m i giây.
- B PID sẽ ti p t c đi u khi n t c đ tăng đ n đi m đặt t c đ RATE#2 (
85% t c đ định mức) t i đi m này h th ng sẽ làm vi c với đ gia tăng t c đ là 2% t c đ
định mức mổi giây. T ơng tự nh th t i đi m đặt t c đ RATE#3 ( 95% t c đ định mức)
t i đi m này h th ng sẽ làm vi c với đ gia tăng t c đ là 1% t c đ định mức mổi giây.
Đ gia tăng t c đ sẽ đ c dừng tăng khi đ t đ n đi m đặt “SNL” 100.5% t c đ định
mức)và trình tự kh i đ ng tự đ ng tổ máy hoàn thành.
Hình 1.7: đ ng kh i đ ng Governor
Khi nhận l nh kh i đ ng, governor sẽ m cánh h ớng đ n góc m thứ nhất
YK1(bằng 1.6 lần góc m không t i YNL , đồng th i ki m tra tần s tổ máy trong th igian
ch , n u tần s lớn hơn 45Hz, governor sẽ đóng cánh h ớng l i đ n góc m thứ hai

31. 18
YK2(bằng 1.2 lần góc m không t i YNL) trong th i gian này Governor làm vi c ch đ
không t i và kh i đ ng b PID.
Đ m cánh h ớng YK1, YK2 có quan h với c t n ớc. c t n ớc thấp t ơng ứng với
YK1, YK2 lớn và ng c l i. Governor có đặc tính liên h giữa đ m không t i YNLvà c t
n ớc, nó có th tính toán đ m cánh h ớng YK1, YK2 theo c t n ớc.
Hình 1.8: Đ ng đặc tính dừng c a Governor
1.2.8 Thông số lấy từ điều tốc:
Thông s đi u t c đ c truy suất từ b đi u t c thức thực t t i nhà máy th y đi n
Buôn Tua Srah
Hình 1.9: Giao di n chính c a b đi u t c
- Thông s c t n ớc

32. 19
Hình 1.10: Chuy n đổi c t n ớc bằng tay
- Thông s PID không t i
Hình 1.11: Thông s PID không t i
- Thông s PID khi mang t i
Hình 1.12: Thông s PID mang t i
- c m bi n vị trí :

33. 20
Hình 1.13: Thông s c m bi n vị trí
- Giới h n đ m
Hình 1.14: Thông s giới h n đ m
- T c đ đóng m c a cánh h ớng(G.V = Guide Vane) :
Hình 1.15: Thông s t c đ đóng m cánh h ớng
- Dãy c t n ớc :

34. 21
Hình 1.16: Thông s c t n ớc
- Vòng lặp servo:
Hình 1.17: Thông s vòng lặp servo
- Thông s cánh h ớng :
Hình 1.18: Thông s cánh h ớng
- Hằng s th i gian

35. 22
Hình 1.19: Hằng s th i gian
1.3 Các công trình nghiên c u công b
1.3.1 Bài báo trong nước
Bài báo s 6. (35) 2009 c a t p chí khoa học và công ngh , đ i học Đà Nẵng” ĐI U
KHI N LQ CHO T C Đ TUABIN NHÀ MÁY TH Y ĐI N” c a tác gi Đoàn
Quang Vinh, Lê Đức Dũng đư giới thi u mô hình nhà máy th y đi n (NMTĐ là m t
mô hình phi tuy n, trong đó hi u ứng đàn hồi c a c t n ớc trong ng áp lực đ c bi u
di n bằng hàm toán học vô tỷ. Bài vi t này sẽ giới thi u mô hình phi tuy n c a m t
NMTĐ, xấp xỉ hàm vô tỷ trong h bằng ph ơng pháp tham s tập trung, và xây dựng
mô hình không gian tr ng thái phi tuy n bậc 8 cho h . B đi u chỉnh t c đ tuabin dựa
trên lý thuy t đi u khi n tuy n tính LQ cũng đ c xây dựng cho mô hình h lân cận
đi m làm vi c xác lập.
Hình 1.20: K t qu mô ph ng

36. 23
K t qu nghiên cứu, phân tích và đánh giá k t qu mô ph ng cho thấy:
-Đáp ứng đi u chỉnh c a các b đi u khi n LQ đư xét rất t t và t t hơn nhi u v quá
đi u chỉnh và th i gian xác lập so với m t s ph ơng pháp khác PID, Lyapunov K t qu
mô ph ng cũng cho thấy dù các b đi u chỉnh LQG có xét đ n nhi u Gaussian) không đ t
đ c chất l ng đáp ứng nh b đi u chỉnh LQR (không xét nhi u , nh ng đáp ứng ra có
dao đ ng rất nh , kho ng ±0,0005pu (±0,05%), hay nói cách khác, các b đi u chỉnh LQG
đư lo i đ n 90 tác đ ng c a nhi u quá trình và nhi u đo vào h khi h xác lập.
-Sử d ng kỹ thuật LTR cho b đi u chỉnh LQG mang l i d ng đặc tính đi u chỉnh
gần gi ng đặc tính đi u chỉnh LQR. Tuy nhiên, do đặc đi m c a h pha không cực ti u,nên
khó tìm đ c b đi u chỉnh LQG/LTR có th khử hoàn toàn tác đ ng c a nhi u đ đ t đ c
đáp ứng ”bằng phẳng” nh LQR.
1.3.2 Bài báo nước ngoài
Thi t k b đi u khi n b n vững H∞ cho b đi u t c tuabin th y lực, tác gi bài báo
đ a mô hình đi u khi n nh hình 1.21 và k t qu thu đ c :
Hinh 1.21: Mô hình đi u khi n

37. 24
Hinh1.22: K t qu mô ph ng với th i gian kh i đ ng cơ khí TM
Hinh 1.23: K t qu mô ph ng do tín hi u t c đ phân ph i
B đi u t c b n vững đư đ c thi t k và các mô ph ng cho thấy rằng vòng khép kín
c a h th ng đi u t c tuabin th y đi n th hi n m t k t qu rất t t đ i với b đi u t c thông
th ng, đáp ứng c yêu cầu v mi n th i gian và tần s . h th ng đi u t c với b đi u khi n
b n vững H∞ đ c thi t k dựa trên cách ti p cận không gian tr ng thái, đ m b o c sự ổn

38. 25
định b n vững và hi u năng b n vững c a h th ng vòng kín ch ng l i các bi n th tham s
và đ ng lực cho h th ng tuabin th y đi n. đi u này đ m b o rằng h th ng sẽ không đi
ch ch đáng k kh i quỹ đ o dự ki n khi có nhi xâm nhập vào h th ng.
1.3.3 Kết Luận:
Từ 2 bài báo trên ta thấy b đi u khi n c a turbine th y lực đ c thi t k theo
ph ơng pháp đi u khi n hi n đ i nh b đi u khi n LQ, b đi u khi n b n vững H∞ sẽ gi i
quy t đ c những tác đ ng c a nhi u lo n hoặc với mô hình đ i t ng có tham s không
chắc chắn.
Đ thêm đánh giá tổng quan hơn v các b đi u khi n ứng d ng cho h th ng turbine
th y lực, đ tài sẽ đi nghiên cứu ứng d ng c a b đi u khi n PID-FUZZY là m t trong
những b đi u khi n hi n đ i cho quá trình kh i đ ng c a h th ng đi u t c turbine th y
điên, từ đó đ a ra những đánh giá và so sánh với b đi u khi n kinh đi n PID.
1.4 K tălu năch ng 1:
Ch ơng 1 đư giới thi u tổng quan khái quát v h th ng đi u t c turbine nhà máy th y
đi n Buôn Tua Srah, cùng với các chức năng nhi m v , các đặc tính c a h th ng đi u t c
nhà máy đ từ đó nói lên vì sao cần ph i đi u chỉnh t c đ c a h th ng turbine th y đi n
trong nhà máy đi n.
Qua đó cũng chỉ ra các h ớng nghiên cứu mới áp d ng các thuật toán đi u khi n hi n
đ i đ phát tri n áp d ng vào các b đi u t c turbine th y lực hi n nay nhằm khắc ph c
những nh c đi m c a b đi u khi n PID.

39. 26
Ch ngă2
MÔ HÌNH TOÁN H C C A H TH NGăĐI U T C TURBINE TH YăĐI N
Mô hình nhà máy th y đi n gồm hồ chứa, đ ng ng áp lực, c m servo van chính, h
th ng đi u t c và máy phát đi n nh Hình 2. 1 d ới:
Hình 2. 1: Sơ đ đơn giản nhà máy thủy điện Buôn Tua Srah với đường ống áp lực đơn
2.1 Mô hình hóa h th ng c ăkhíăđi u khi n [12][13]:
H th ng th y l c nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah: Bao gồm các thành phần chính
nh h th ng dầu, van tỷ l , van chính, servo cánh h ớng và các c m bi n vị trí cánh h ớng
và t c đ
Nguyên lý làm vi c c a h th ng th y lực nhà máy: khi có tín hi u kh i đ ng nhận từ
b đi u khi n tổ máy v đi u t c, đi u t c nhận l nh đi đi u khi n van tỷ l đ đi m van
chính đ cung cấp dầu đi m cánh h ớng thông qua servo cánh h ớng, c m bi n cánh
h ng sẽ xác định đ m cánh h ớng ph n hồi v đi u t c, c m bi n vận t c sẽ ph n hồi v
t c đ cho b đi u t c. Đi u t c sẽ ki m tra t c đ đư đ t định mức ch a, ch a thì đi đi u
khi n cánh h ng đ n khi nào t c đ đ t thì thôi.

40. 27
Hình 2. 2: Sơ đ hệ thống cơ kh điều khiển nhà máy thủy điện Buôn Tua Srah
Đ xây dựng mô hình h th ng cơ khí đi u khi n ta dựa vào h th ng cơ khí đi u
khi n th y lực cơ b n nh Hình 2.3

41. 28
Hình 2.3 Sơ đ nguyên lý của cụm van servo
H th ng cũng bao gồm các phần chính: van tỷ l , van ti p sức( relay vavle) hay còn
gọi là van chính, servo cánh h ớng, các c m bi n đ m và t c đ
Từ hình ta thấy hàm truyên liên h giữa servo cánh h ớng và van chính:
�
(2.1)
(2.2)
Trong đó K2 đ c xác định bằng h s đồn bẩy ph n hồi v , Tp đ c xác định b i
đầu ra van tỷ l với K2.
Từ bi u thức (2.1) và (2.2) ta có:
�
( )
�
(2.3)
Với:
� đ l i servo.
là hằng s th i gian c a van tỷ l hoặc servo cánh h ớng. Gi sử l u l ng qua
b gi m chấn chất l ng c a van là tỷ l với b gi m chấn áp lực, khi đó đ gi m chấn đ c
bù vào là:

42. 29
�
(2.4)
Trong đó là quy t định b i tỷ s đòn bẩy, quy t định b i kim van đi u chỉnh.
Xét Sơ đồi kh i cấu trúc :
Hình 2.4 Sơ đồ cấu trúc hàm truy n c a c m van servomotor cơ th y lực
Từ hình ta thấy sơ đồ cấu trúc hàm truy n bằng cơ đ c bù : gồm bù dài h n Rp và bù tứ
th i :
�
Đ i với với nhà máy th y đi n Buôn Tua Srah sử d ng h th ng th y lực cơ đi n, h
th ng đóng m cánh h ớng đơn gi n và thi t bị ph n hồi t c đ bằng các c m bi n, nên
không cần bù:
Hình 2. 5: Sơ đồ cấu trúc hàm truy n c a c m van servormotor cơ đi n

43. 30
Hình 2.6: Sơ đ cấu trúc hàm truyền rút gọn của cụm van servormotor cơ điện
Từ cấu trúc hàm truy n ta có m i quan h giữa tín hi u vào ra c a khâu servor là:
�
�
( )
�
�
( ) �
�
�
(2.5)
Theo thông s nhà máy ta có: đ l i servo � , hằng s th i gian c a van tỷ l
hoặc servo cánh h ớ ng , TG = 0.09
2.2 Mô hình hóa turbine th y lực[12]
Ta xét turbine th y lực c b n th a các đi u khi n sau:
- Sức c n th y lực là không đáng k .
- Đ ng ng áp lực là không đàn hồi và n ớc trong đ ng ng là không nén đ c.
- Vận t c c a n ớc thay đổi trực ti p thông qua đ m c a cánh h ớng với căn bậc 2
c a c t n ớc tr ớc cánh h ớng.
- Công suất ra c a turbine là tỷ l với c t n ớc và l u l ng n ớc.
Hình 2.7: Sơ đ tổng quang của nhà máy thủy điện

44. 31
Vận tốc của nước trong đường ống áp lực
√ (2.6)
Trong đó:
- G: là độ mở của cánh hướng.
- U (m/s): vận tốc của nước.
- H (m): cột áp trước cánh hướng.
- Ku: hằng số tỷ lệ
Giả xử xét một dịch chuyển nhỏ của cánh hướng ta có:
(2.7)
Thay th các bi u thức t ơng ứng cho các đ o hàm riêng và chia cho giá trị
√ ta có:
(2.8)
Hay: ̅ ̅ ̅ (2.9)
Trong đó các giá trị “0” là tr ng thái cánh h ớng ổn định ban đầu, bi u di n Δ là th
hi n đ sai l ch nh , và dấu “ ” chỉ giá trị cơ b n trong tr ng thái ho t đ ng ổn định
Công suất cơ đặt c a turbine là m t hàm quan h giữa l u l ng và c t n ớc đ c
th hi n qua công thức:
(2.10)
Trong đó:
- ��: Công suất cơ của turbine
- Kp:Hệ số tỷ lệ
- U (m/s): Vận tốc nước trong đường ống áp lực
Tuy n tính hóa bằng cách xem sự dịch chuy n c a công suất là nh , và chia c hai
v cho �� ta có:
(2.11)
Hay:
̅ ̅ ̅ (2.12)
Thay bi u thức (2.8) vào (2.12) ta có:

45. 32
�
̅�
̅ ̅ (2.13)
Hoặc:
�
̅�
̅ ̅ (2.14)
Xét sự nh h ng c a c t n ớc với turbine, đ c tính theo định luật 2 NewTon:
(2.15)
Mặt khác ta bi t rằng khi cánh h ớng đ c m ra trong kho ng th i gian Δt thì làm
cho vận t c c a n ớc trong đ ng ng áp lực tăng lên vận t c ΔU, khi đó làm cho c t n ớc
th ng l u bị gi m đi m t l ng ΔH. T c đ tăng c a vận t c n ớc đ c bi u di n theo
định luật hai Newton‟s là:
(2.16)
Trong đó:
- ρLA: Khối lượng của nước trong đường ống áp lực (Kg)
- ρagΔH: Độ gia tang áp lực tại cánh hướng.
- L: chiều dài đường hầm (m)
- ρ: khối lượng riêng của nước (kg/m3
)
- A: Diện t ch đường ống áp lực (m2
)
Chia 2 v c a ph ơng trình trên cho ta có:
( ) (2.17)
Hay:
̅
̅ (2.18)
Trong đó:
(2.19)

46. 33
Với Tw là hằng s thới gian kh i đ ng n ớc, Tw nói lên th i gian cần thi t đ n ớc
từ c t áp H0 tăng t c trong đ ng ng áp lực từ đi m cu i với vận t c U0,
Từ bi u thức (2.9) và (2.18) ta thấy đ c m i quan h giữa sự thay đổi vận t c và vị
trí cánh h ớng
̅
̅ ̅ (2.20)
Thay th đ o hàm d/dt bằng toán tử Laplace s, ta có th vi t l i nh sau:
̅ ̅ ̅ (2.21)
Hay:
̅ ̅ ̅
(2.22)
Từ bi u thức (2.14) rút ̅ thay vào bi u thức (2.22) ta đ c bi u thức nh sau:
�
̅�
̅
(2.23)
Bi u thức (2.23) là đ i đi n hàm truy n đ t “kinh đi n” c a turbine th y đi n. bi u
thức nói lên cách turbine thay đổi công suất ngõ ra đ đáp ứng với sự thay đổi c a đ m
cánh h ớng đ i với turbine lỦ t ng không có tổn thất.
Hàm truy n đ t c a turbine không lỦ t ng Trong h th ng turbine th y đi n, sự thay
đổi c a moment cơ Δ�� và l u l ng qua turbine (ΔU) ph thu c vào sự thay đổi c a đ
m cánh h ớng (ΔG), sự thay đổi c a t c đ (Δω và sự thay đổi c a c t n ớc (ΔH . Do đó
ta có th bi u di n các m i quan h c a các sự thay đổi trên qua ph ơng trình sau:
̅ ̅ ̅ ̅ (2.24)
�
̅�
��
̅
��
̅
��
̅ (2.25)
Với:
(2.26)
�� �� ��
(2.27)

47. 34
Từ đó bi u thức (2.24), (2.25) và (2.26), (2.27) tr thành:
̅ ̅ ̅ ̅ (2.28)
̅ ̅ ̅ ̅ (2.29)
Trong đó ̅ là đ o hàm t c đ c a m i tổ máy. Đ o hàm t c đ thì nh , nhất là khi
tổ máy làm vi c trong h th ng lớn, dó đó các giá trị liên quan đ n ̅ có th b qua, khi đó
hai bi u thức (2.28) và (2.29) có th vi t l i:
̅ ̅ ̅ (2.30)
̅ ̅ ̅ (2.31)
Các h s a11 và a13 là đ o hàm riêng c a l u l ng đ i với c t áp và đ m cánh
h ớng, còn các h s a21 và a23 là đ o hàm riêng c a công suất turbine đ i với c t áp và đ
m cánh h ớng. Các h s này ph thu c vào t i c a máy và có th đ c đ a ra giá trị nh
vào đặc đi m turbine t i m t đi m làm vi c.
Thay các bi u thức (2.30) và (2.31) vào các bi u thức (2.9) và (2.14), ta rút ra đ c
m i quan h giữa �
̅� và ̅ nh sau:
̅
̅
(2.32)
Đ i với turbin lỦ t ng a11=0.5, a12=1.0, a21=1.5, a13=1.0
Đ i với nhà máy công suất 40MW:
Từ bi u thức (2.32) bi u di n mô hình c a turbine:
Hình 2.8: Mô hình c a turbine
2.3 Mô hình hóa h th ng máy phát ậ t i [12]
̅
̅

48. 35
Các ph ơng trình cơ khí c a máy quay hầu h t đ c xây dựng dựa trên các ph ơng
trình c a quán tính quay.
�
� � (2.33)
Trong h đơn vị t ơng đ i với hằng s quán tính H:
;
Mô men quán tính:
(2.34)
khi đó ph ơng trình (2.33) đ c vi t l i với t c đ góc c a roto the vận t c đi n
(rad/s):
(2.35)
Vậy:
� �
� �
�
�
(2.36)
Trong đó mô men cơ b n: � ,
Nên:
̅�
̅�
(2.37)
Thông th ng thì có thêm thành phần mô men xoắn không tính cho Te, nên sẽ xuất
hi n 1 thành phần tỷ l thuận với đ l ch t c đ :
̅�
̅�
̅�
̅�
̅̅̅̅̅ (2.38)
Trong đó:
M i quan h c a moment T và công suất P: �
Xem xét 1 sự dịch chuy n nh ta có:
�
̅ �
̅̅̅ �
̅̅̅̅, ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅, ̅ ̅ ̅̅̅̅ (2.39)

49. 36
⍵
̅
∑
��
��
Vậy ta có:
�
̅ ̅ ̅ ̅̅̅̅̅ ̅ ̅̅̅̅ (2.40)
Từ đó suy ra:
�
�� �� ( � �) � � (2.41)
tr ng thái xác lập, thì � � , với t c đ đ c th hi n trong pu, và
xem dịch chuy n là nh vì vậy công thức đ c vi t l i nh sau:
�� �� ( � �) ̅�
̅� (2.42)
Từ hai bi u thức (2.38) và (2.42) ta có:
�� ��
�
̅̅̅̅̅ (2.43)
Đ i với h cơ turbine máy phát thì khi h làm vi c chuy n đ ng c a h dao đ ng rất
nh , vì vậy ta xem nh b qua khi đó bi u thức (2.43) đ c vi t l i:
�� ��
(2.44)
�� ��
�� �� ̅
̅
�� ��
(2.45)
Vậy ta có mô hình c a turbine – máy phát:
Hình 2.9: Mô hình c a turbine ậ máy phát
2.4 T ng h p mô hình h th ngăđi u t c:

50. 37
Từ mô hình c a turbine với c t n ớc không đàn hồi, Mô hình hóa c a h th ng đi u
khi n th y lực và Mô hình hóa h th ng turbine– máy phát, ta đ a ra mô hình tổng quát v
đ i t ng nghiên cứu h th ng turbine th y đi n nh hình 2.10 d ới:
Hình 2.10: Mô hình h th ng đi u t c turbine th y đi n
2.5 K t lu năch ngă2
Ch ơng này mô t đặc đi m và phân tích quá trình làm vi c c a các phần tử trong
có liên h đ n h th ng đi u t c turbine th y lực trong nhà máy th y đi n đ đ a ra các bi u
thức toán học. Từ đó xây dựng đ c mô hình hàm truy n đ t c a turbine lỦ t ng và mô
hình hàm truy n đ t c a m t turbine không lỦ t ng. Dựa vào thực t t i nhà máy th y điên
Buôn Tua Srah đư đ a ra mô hình c a h th ng turbine th y lực có d ng là c t n ớc không
đàn hồi với đ ng ng áp lực đơn cung cấp cho turbine. Qua đó ta xây dựng mô hình toán
học đầy đ c a h th ng đi u t c turbine th y lực trong nhà máy. Và đ a ra sơ đồ mô hình
c a h th ng đi u t c turbine th y đi n đ ph c v cho vi c nghiên cứu và thi t k t b đi u
khi n PID FUZZY.
⍵
∑
��
��
G
�
�
�
�

51. 38
Ch ng 3:ăC ăS ăLụăTHUY TăĐI UăKHI NăM
3.1 Gi iăthi uăchung[8][14]
Trong những thập niên gần đây vi c nghiên cứu các thuật toán đi u khi n ti p cận
với t duy con ng i đ c gọi là đi u khi n trí tu nhân t o, là lĩnh vực phát tri n m nh mẽ.
u đi m cu đi u khi n m so với các ph ơng pháp đi u khi n kinh đi n là có th tổng h p
đ c b đi u khi n mà không cần bi t tr ớc cấu trúc và tham s c a h th ng m t cách
chính xác. Những ứng d ng gần đây v h đi u khi n m đư mang l i nhi u hi u qu đáng
k trong các h đi u khi n hi n đ i, nó đư gi i quy t đ c nhi u bài toán đi u khi n phức
t p mà tr ớc đây ch a th gi i quy t trọn vẹn. H đi u khi n m sử d ng đ c các kinh
nghi m vận hành đ i t ng và các sử lỦ đi u khi n c a chuyên gia trong thuật toán đi u
khi n, do vậy h đi u khi n m là m t b ớc ti n tới t duy con ng i. Vi c ứng d ng kỹ
thuật m trong thi t k h đi u khi n cho truy n đ ng có cấu trúc và tham s bi n đ i là
h ớng nghiên cứu mới mẻ, còn nhi u ti m năng đ khai thác, là h ớng nghiên cứu có kh
năng đáp ứng đ c các yêu cầu chất l ng c a h và khắc ph c đ c các nh c đi m c a
các h ớng nghiên cứu khác. Nh c đi m chính c a ph ơng pháp là đ tổng h p đ c b
đi u khi n m cần ph i có kinh nghi m c a các chuyên gia đ xây dựng các luật đi u khi n
phù h p.
Logic m (Fuzzy logic) là dựa trên thông tin không đ c đầy đ hoặc không chính
xác, con ng i suy luận đ a ra cách xử lỦ và đi u khi n chính xác h th ng phức t p hoặc là
đ i t ng mà tr ớc đây ch a gi i quy t đ c.
Đi u khi n m sử d ng kinh nghi m vận hành đ i t ng và các sử lỦ đi u khi n c a
các chuyên gia trong thuật toán đi u khi n, do vậy h đi u khi n m là m t b ớc ti n gần
với t duy con ng i.
Đi u khi n m th ng đ c sử d ng trong các h th ng sau đây:
- H th ng đi u khi n phi tuy n
- H th ng đi u khi n mà các thông tin đầu vào hoặc đầu ra là không đầy đ ,
không xác định đ c chính xác.
- H th ng đi u khi n không xác định đ c thông s hoặc mô hình đ i t ng.

52. 39
V nguyên lý, h th ng đi u khi n m cũng gôm các kh i chức năng t ơng tự nh
các h đi u khi n truy n th ng, đi m khác bi t duy nhất đây sử d ng b đi u khi n m .
Các nguyên lỦ đi u khi n “m ” tuy chúng có th khác nhau v các m nh đ đi u
ki n, nh ng đ u có m t cấu trúc:
“N u …Thì …” theo m t hay nhi u đi u ki n.
Vậy b n chất nguyên lỦ đi u khi n m là xây dựng mô hình, xây dựng thuật toán đ
đi u khi n nguyên lỦ đi u khi n m , nói cách khác là làm cách nào đ có th tổng quát hóa
chúng thành m t nguyên lỦ đi u khi n m chung và từ đó áp d ng cho các quá trình t ơng
tự…
Đi u khi n m chi m m t vị trí rất quan trọng trong đi u khi n khoa học kỹ thuật
hi n đ i. Kỹ thuật đi u khi n này đồng nghĩa với đ chính xác và kh năng thực hi n.
Những ứng d ng trong công nghi p c a đi u khi n m r ng rưi nh : đi u khi n nhi t đ ,
đi u khi n giao thông vận t i, đi u khi n trong công nghi p và dân d ng…. Trong thực t ,
b điêu khi n kinh đi n th ng bị b tắc khi gặp những bài toán phức t p c a h th ng cao,
th ng xuyên thay đổi tr ng thái, cấu trúc và tham s c a đ i t ng…. B đi u khi n thi t
k dựa trên cơ s logic m gi i quy t đ c vấn đ trên và càng đơn gi n hơn trong vi c thực
hi n trong gi i pháp này.
u đi m c a đi u khi n m :
So với các gi i pháp kỹ thuật đ c áp d ng đ tổng h p các h th ng từ tr ớc đ n
nay thì ph ơng pháp tổng h p h th ng bằng b đi u khi n m có những u đi m rõ r t sau
đây:
- Kh i l ng công vi c thi t k gi m đi nhi u do không cần ph i sử d ng mô hình đ i
t ng trong vi c tổng h p h th ng. Với các bài toán thi t k h th ng đi u khi n có đ
phức t p cao thì gi i pháp sử d ng b đi u khi n m sẽ cho phép gi m kh i l ng tính toán
và giá thành s n phẩm.
- Logic m có th mô hình hóa các hàm phi tuy n với đ phức t p cao.
- B đi u khi n m đ c xây dựng dựa trên kinh nghi m c a các chuyên gia.
- Có th k t h p đi u khi n m với nhi u kỹ thuật đi u khi n thích h p khác.

53. 40
- B đi u khi n m đ c dựa trên ngôn ngữ tự nhiên, vì vậy rất gân gũi trong cu c
s ng hằng ngày.
- B đi u khi n m d hi u và d thay đổi hơn so với các b đi u khi n khác.
- Trong nhi u tr ng h p c a b đi u khi n m làm vi c làm vi c ổn định hơn, b n
vững hơn và chất l ng cao hơn.
- B đi u khi n m còn có kh năng xử lý các giá trị vào/ra bi u di n d ới d ng dấu
phẩy đ ng với đ chính xác cao nên chúng ta có kh năng đi u khi n đ i t ng m t cách
“rõ ràng” và “chính xác”.
3.1.1 Định nghĩa tập mờ:
Logic m bắt đầu với khái ni m tập m .
Khái ni m v tập h p đư đ c hình thành trên n n t ng logic và đ c định nghĩa nh
m t x p đặt chung các vật, các đ i t ng cùng chung m t tính chất, đ c gọi là phần tử c a
tập h p đó. ụ nghĩa logic c a khái ni m tập h p đ c xác định ch m t vật hoặc m t đ i
t ng bất kỳ chỉ có th có hai kh năng hoặc là phần tử c a tập đang xét hoặc không.
Xét tập h p A trên. Ánh x µA {0,1} định nghĩa trên tập A nh sau:
µA(x) = 0 n u x  A và
µA(x) = 1 n u x  A (3.1)
Đ c gọi là hàm liên thu c cu tập h p A. M t tập X luôn có µX(x) =1, với mọi x
đ c gọi là không gian n n (tập n n).
M t tập A có d ng A = {xX | x} thõa mãn m t s tính chất nào đó thì đ c gọi là
có tập n n X, hay đ c định nghĩa trên tập n n X.
Nh vậy trong lý thuy t kinh đi n, hàm liên thu c hoàn toàn t ơng đ ơng với định
nghĩa m t tập h p. Từ định nghĩa v m t tập h p A bất kỳ ta có th xác định đ c hàm liên
thu c µA(x) cho tập h p đó và ng c l i từ hàm liên thu c µA(x) c a tập h p A cũng hoàn toàn
suy ra đ c định nghĩa cho tập h p A.
Tuy nhiên, cách bi u di n hàm liên thu c nh vậy không phù h p với những tập h p
đ c mô t “m ” nh tập B gồm các s thực nh hơn nhi u so với 6:
B = {x  R | x << 6}; hoặc tập h p C gồm các s thực xấp xĩ bằng 3:

54. 41
C = {x  R | xả 6}
Lý do là với nh ng tập m nh vậy ch a đ đ xác định đ c x = 3,5 có thu c B
hoặc x = 2,5 có thu c tập C hay không. N u đư không khẳng định đ c x = 3,5 có thu c tập
B hay không thì cũng không th khẳng định x = 3,5 không thu c tập B. Vậy x = 3,5 thu c
tập B bao nhiêu phần trăm. Gi sử tồn t i câu tr l i thì hàm liên thu c µB(x) t i đi m x =
3,5 ph i có m t giá trị kho ng [0,1], tức là: 0≤ µB x ≤ 1. Nói cách khác hàm µB x không
còn là hàm hai giá trị nh đ i với tập h p kinh đi n nữa mà là m t ánh x : µB: R → [0,1]
Nh vậy, khác với tập h p kinh đi n A, từ “ định nghĩa kinh đi n”c a tập “m ” B
hoặc C không suy ra đ c hàm liên thu c µB(x) hoặc µC(x) c a chúng. Do đó ta có định
nghĩa v tập m nh sau.
Tập m F xác định trên tập kinh đi n X là m t tập mà m i phần tử c a nó là m t cặp
giá trị x, µF x trong đó x ϵ X và µF là ánh x . µF: X→ [0,1]
Ánh x µF đ c gọi là hàm liên thu c c a tập m F. Tập kinh đi n X đ c gọi là tập
n n hay vũ tr ) c a tập m F.
3.1.2 Một vài dạng hàm liên thuộc thường được sử dụng
Hàm liên thu c đ c xây dựng dựa trên các đ ng thẳng: D ng này có u đi m đơn
gi n. Chúng gồm hai d ng chính là: tam giác và hình thang.
Hàm liên thu c đ c xây dựng dựa trên đ ng cong phân b Gauss: ki u thứ nhất là
đ ng cong Gauss d ng đơn gi n và ki u thứ hai là sự k t h p hai đ ng cong Gauss khác
nhau hai phía. C hai đ ng cong này đ u có u đi m là trơn và không gẫy mọi đi m nên
chúng là ph ơng pháp phổ bi n đ xác định tập m .
Ngoài ra, hàm liên thu c còn có th có m t s d ng ít phổ bi n (chỉ đ c sử d ng
trong m t s ứng d ng nhất định . Đó là các d ng sigma và d ng đ ng cong Z, Pi và S.
3.2 Xơyădựngămôăhìnhăm ăchoăđ iăt ng[8][14]
Hi n nay có hai quan đi m v mô hình m th ng đ c sử d ng. Đó là mô hình m
Mamdani và mô hình m Sugeno.

55. 42
3.2.1. Mô hình mờ Mamdami
Mô hình m Mamdami gồm ba thành phần:
Sơ đồ kh i c a b đi u khi n gồm có 4 kh i: kh i m hóa (fuzzifiers), kh i h p
thành, kh i luật m và kh i gi i m (deffzzifiers). Ta có th bi u di n mô hình m
Mamdani nh hình 3.1
Hình 3.1 Sơ đồ kh i chức năng các b đi u khi n m
3.2.1.1. Khâu mờ hóa:
Khâu m hóa có nhi m v chuy n đổi m t giá trị rõ hóa đầu vào x0 thành m t vector
µ gồm các đ ph thu c c a các giá trị rõ đó theo các giá trị m (tập m đư định nghĩa cho
bi n ngôn ngữ đầu vào.
M hóa định nghĩa nh sự ánh x (sự làm t ơng ứng) từ lập các giá trị thực (giá trị rõ) x*
U  Rn thành lập các giá trị m ~ A' trong U. H th ng m nh là m t b xấp xỉ v n
năng. Nguyên tắc chung vi c thực hi n m hóa là:
- Từ tập giá trị thực x sẽ t o ra tập m ~ A' với hàm liên thu c có giá trị đ r ng t i
các đi m rõ x*
.
- N u có nhi u đầu vào thì vi c m hóa sẽ góp phần khử nhi u.
- Vi c m hóa ph i t o đi u ki n đơn gi n cho tính toán sau này.

56. 43
Thông th ơng có 3 ph ơng pháp m hóa: m hóa đơn trị, m hóa Gaus (Gaussian
fuzzifier) và m hóa hình tam giác Triangular fuzzifier .Th ng sử d ng m hóa Gaus
hoặc m hóa tam giác vì hai ph ơng pháp này không nh ng cho phép tính toán t ơng đ i
đơn gi n mà còn đồng th i khử nhi u đầu vào.
a. M hóa đơn vị (Singleton fuzzifier). M hóa đơn vị từ các đi m giá trị thực x*
U
lấy các giá trị đơn trị c a tập m ~ A', nghĩa là hàm liên thu c d ng:
1 N u x = x*
µA
‟
(X) = (3.2)
0 N u x ≠ x*
b. M hóa Gaus (Gaussian Fuzzifier). M hóa Gaus là từ các đi m giá trị thực x* U
lấy các giá trị trong tập m ~ A' với hàm liên thu c Gaus.
c. M hóa hình tam giác (Triangular Fuzzifier). M hóa hình tam giác là từ các đi m
giá trị thực x* U lấy các giá trị trong tập m ~ A' với hàm liên thu c d ng hình tam giác,
hoặc hình thang.
Ta thấy m hóa đơn trị cho phép tính toán v sau rất đơn gi n nh ng không khử
đ c nhi u đầu vào, m hóa Gaus hoặc m hóa hình tam giác không những cho phép tính
toán v sau t ơng đ i đơn gi n mà còn đồng th i có th khử nhi u đầu vào.
Ví d đ i l ng t c đ có những giá trị có th đ c nêu d ới d ng ngôn ngữ nh
sau: rất chậm, chậm, trung bình, nhanh và rất nhanh.
M i giá trị ngôn ngữ đó c a bi n t c đ c xác định bằng m t tập m định nghĩa
trên tập n n là tập các s thực d ơng chỉ giá trị vật lỦ x đơn vị km/h) c a bi n t c v nh
40km/h, 50km/h,...Hàm liên thu c t ơng ứng c a chúng đ c ký hi u bằng: µrất chậm (x),
µchậm (x), µtrung bình (x), µnhanh (x), µrất nhanh x . Nh vậy bi n t c đ v có hai mi n
giá trị khác nhau:
- Mi n các giá trị ngôn ngữ
N = {rất chậm, chậm, trung bình, nhanh, rất nhanh}
- Mi n các giá trị vật lý
V = {x  R | x ≥ 0}

57. 44
Và m i giá trị ngôn ngữ ( m i phần tử c a N) l i đ c mô t bằng m t tập m có tập
n n là mi n các giá trị vật lý V.
Biến tốc độ v xác định trên nền các giá trị ngôn ngữ N được gọi là biến ngôn ngữ.
Do tập nền các tập mờ mô tả giá trị ngôn ngữ của biến ngôn ngữ tốc độ lại ch nh là tập V
các giá trị của biến nên từ một giá trị vật lý xV có được một vecto µ g m các độ phụ thuộc
của x như sau:
µ rất chậm(x)
µ chậm(x)
x µ = µ trung bình(x) (3.3)
µ nhanh(x)
µ rất nhanh(x)
Ánh x 1.3 có tên gọi là quá trình m hóa c a giá trị rõ x
3.2.1.2. Khâu thực hiện luật hợp thành:
Khâu thực hi n luật h p thành gồm hai kh i đó là kh i luật m và kh i h p thành
Kh i luật m (suy luận m ) bao gồm tập các luật “N u … Thì” dựa vào các luật m
cơ s đ c ng i thi t k vi t ra cho thích h p với từng bi n và giá trị các bi n ngôn ngữ
theo quan h m Vào/Ra.
Kh i h p thành dùng đ bi n đổi các giá trị m hóa c a bi n ngôn ngữ đầu vào
thành các gía trị m c a bi n ngôn ngữ đầu ra theo các luật h p thành nào đó.
Khâu thực hi n luật h p thành, có tên gọi là thi t bị h p thành, xử lý vectorµ và cho
giá trị m B‟ c a tập bi n đầu ra.
Cho hai bi n ngôn ngữ χ và γ. N u bi n χ nhận giá trị (m ) A với hàm liên thu c
µA x và γ nhận giá trị (m ) B với hàm liên thu c µB(y) thì bi u thức: χ A đ c gọi là
m nh đ đi u ki n và γ B đ c gọi là m nh đ k t luận.
N u ký hi u m nh đ : χ A là p và m nh đ γ B là q thì m nh đ h p thành:
q (từ p suy ra q) (3.4)
Hoàn thành t ơng đ ơng với vi c đi u khi n:

58. 45
N u χ A thì γ B (3.5)
M nh đ h p thành trên là m t ví d đơn gi n v b đi u khi n m . Nó cho phép từ
m t giá trị đầu vào xo hay c th là đ ph thu c µA x0 đ i với tập m A c a gía trị đầu
vào xo xác định đ c h s thõa mãn m nh đ k t luận q c a giá trị đầu ra y. H s thõa
mãn m nh đ k t luận này đ c gọi là giá trị c a m nh đ h p thành khi đầu vào bằng A và
giá tị c a m nh đ h p thành (1.4) là m t giá trị m . Bi u di n giá trị m đó là tập h p C thì
m nh đ h p thành m (1.5) chính là m t ánh x :
µA(x0) µC(y)
Ta có công thức xác định hàm liên thu c cho m nh đ h p thành B‟ A  B
µB‟ y min {µA, µB y }, đ c gọi là quy tắc h p thành MIN
µB‟ y µA.µB y , đ c gọi là quy tắc h p thành PROD
Đây là hai quy tắc h p thành đ c dùng trong lý thuy t đi u khi n m đ mô t
m nh đ h p thành A  B
Hàm liên thu c µA  B(y) c a m nh đ h p thành A  B sẽ đuọch kỦ hi u là R.
Ta có luật h p thành là tên chung gọi mô hình R bi u di n m t hay nhi u hàm liên thu c
cho m t hay nhi u m nh đ h p thành, nói cách khác luật h p thành đ c hi u là m t tập
h p c a nhi u m nh đ h p thành. M t luật h p thành chỉ có m t m nh đ h p thành đ c
gọi là luật h p thành đơn. Ng c l i, n u nó có nhi u hơn m t m nh đ h p thành ta sẽ gọi
nó là luật h p thành kép. Phần lớn các h m trong thực t đ u có mô hình là luật h p thành
kép. Ngoài ra R còn có m t s tên gọi khác ph thu c vào cách k t h p các m nh đ h p
thành (max hay sum) và quy tắc sử d ng trong từng m nh đ h p thành (MIN hay PROD):
- Luật h p thành max-PROD, n u các hàm liên thu c thành phần đ c xác định theo
quy tắc h p thành PROD và phép h p giữa các m nh đ h p thành đ c lấy theo luật
max.
- Luật h p thành max-MIN, n u các hàm liên thu c thành phần đ c xác định theo
quy tắc h p thành MIN và phép h p giữa các m nh đ h p thành đ c lấy theo luật
max.
Tải bản FULL (99 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

59. 46
- Luật h p thành sum-MIN, n u các hàm liên thu c thành phần đ c xác định theo
quy tắc h p thành MIN và phép h p lấy theo công thức Lukasiewicz.
- Luật h p thành sum-PROD, n u các hàm liên thu c thành phần đ c xác định theo
quy tắc h p thành PROD và phép h p đ c lấy theo công thức Lukasiewicz.
Hình 3.2 Hàm liên thu c c a luật h p thành
Hàm (a) Hàm liên thu c µA(x) và µB(x).
Hàm (b) µA B y xác định theo quy tắc min.
Hàm (c) µA B y xác định theo quy tắc PROD.
Tổng quát, ta xét thuật toán xây dựng luật h p thành có nhi u m nh đ h p thành.
Xét luật h p thành gồm p m nh đ h p thành:
R1: N u χ A1 Thì γ B1 hoặc
R2: N u χ A2 Thì γ B2 hoặc
…
RP: N u χ AP Thì γ BP
Trong đó các giá trị m A1, A2,…, AP có cùng tập n n X và B1, B2,…, BP có cùng
tập n n Y.
Tải bản FULL (99 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

60. 47
Gọi hàm liên thu c c a Ak và Bk là µAk(x) và µBk(y) với k 1, 2,…, p. Tổng quát
l i, thuật toán tri n khai R = R1  R2  …  RP sẽ nh sau:
- R i r c hóa X t i n đi m x1, x2,…, xn và Y t i m đi m y1, y2,…,ym
- Xác định các vector µAk x và µBk y , k 1, 2,…, p theo
µTAk µAk x1 , µAk x21 ,…, µAk xnl
µTBk µBk y1 , µBk y21 ,…, µBk ynl
- Xác định mô hình cho luật đi u khi n
Rk = µAk.µTBk = rijk với I 1,…, n và j 1,…, m (3.6)
Trong đó phép nhân đ c thay bằng phép tính lấy cực ti u min khi sử d ng quy tắc
h p thành MIN.
- Xác định luật h p thành R max {rijk k 1, 2,…, p} (3.7)
Từng m nh đ nên đ c mô hình hóa th ng nhất theo m t quy tắc chung, ví d hoặc
theo quy tắc max-MIN hoặc theo max-PROD. Khi đó các luật đi u khi n Rk sẽ có m t tên
chung là luật h p thành max-MIN hoặc luật h p thành max-PROD. Tên chung này cũng sẽ
là tên gọi c a luật h p thành R.Ngoài ra, khi công thức xác định luật h p thành R trên
đ c thay bằng công thức.
R = min {1,

p
k
k
R
1
} (3.8)
Thì ta sẽ có luật h p thành sum-MIN và sum-PROD t ơng ứng.
Luật h p thành sum-MIN và sum-PROD có tính th ng kê hơn so với luật h p thành
max-MIN và max-PROD vì nó tính đ n mọi giá trị đầu ra c a mọi m nh đ h p thành Rk.
3.2.1.3. Khâu giải mờ:
B đi u khi n m tổng h p đ c nh trên ch a th áp d ng đ c trong đi u khi n
đ i t ng, vì đầu ra luôn là m t giá trị m B‟. M t b đi u khi n m hoàn chỉnh có thêm
khâu gi i m . Khâu gi i m , có nhi m v chuy n đổi tập m B‟ thành m t giá trị rõ y‟ chấp
nhận đ c cho đ i t ng.
c10f4b65