کنترل هوشمند بدلیل رشد روزافزون ابعاد توربین های بادی و لزوم استفاده از روش های کنترلیِ پیشرفته با دو هدفِ اساسی 1- کاهش بار و 2- افزایش کارآیی توربین بادی وارد صنعت انرژی بادی شده است. در این پروژه اثر فلپِ ateg –که یکی از کارآمدترین ادوات هوشمند بشمار می رود– بر کارآیی توربین مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، ایرفویل s809 بطور نمونه انتخاب و پس از تعیین دامن? حل و مش بندی در نرم افزار گَمبیت، در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. در شبیه-سازی فرض بر این است که عملگر پیزوالکتریک در بدن? ایرفویل تعبیه شده و موجب می شود لب? فرار آن از 30% طول وترِ ایرفویل در محدود? ? 7± حرکت کرده و خمیده گردد. بدین ترتیب رفتار جریان حول ایرفویل در پنج زاوی? انحنای فلپ (? 7+ , ? 5+ , ? 0 , ? 5- , ? 7- =flap ?) تحلیل و تغییرات ضریب لیفت (cl) و نسبت لیفت به درگ (cl/cd) با استفاده از کد دوبعدی cfd محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی سپس برای آموزش شبک? عصبی مورد استفاده قرار گرفته تا از طریق خروجیِ cfd، مقدار بیشین? cl/cd در سرعت های باد مختلف و زوایای حمل? گوناگون توسط نورون ها فراگیری شود. با این روش شبکه عصبی توانست مقدار تغییر انحنای لب? فرار ایرفویل و یا به بیان دیگر، زاوی? قرار گرفتن فلپ را برای استحصال بیشترین cl/cd در سرعت ها و زوایای حمل? مختلف پیش بینی کند. منحنی برازش میان نتایجِ حاصل از شبکه عصبی و داده های خروجیِ فلوئنت همبستگی بسیار خوبی میان نتایجِ شبیه سازی شده در فلوئنت و آنچه شبک? عصبی پیش بینی می کند، نشان می دهد. سپس توربین nrel فاز 6 با قطر روتور 10 متر جهت مطالع? اثر فلپِ ateg بر گشتاور خروجی توربین بصورت سه بعدی در فلوئنت شبیه سازی شده است. فلپ مورد نظر با طولی معادل 10% طول پره در فاصل? 7/0r/r= از هاب واقع شده و میزان حرکت و تغییر انحنای لب? فرار در محدود? ? 7+ ?flap ? ?? 7- از 3/0 طول وتر ایرفویل در آن مقطع از پره می باشد. خروجی شبیه سازی، گشتاورهای حاصل از چرخش توربین در معرض سرعت های باد مختلف از m/s 7 تا m/s 20 برای سه حالت قرارگیری فلپ (? 7+ ,?0, ? 7- =flap ?) می باشد. مقایس? مقدار گشتاورهای چرخشی، خمشی و پیچشی در سه مدل شبیه سازی شده حاکی از آن است که این روش کنترلی توانست ضریب گشتاور را در سرعت های باد 7، 8، 10، 1/13، 1/15 و 20 متر بر ثانیه با تغییر زاوی? فلپ به ترتیب 395/7%، 629/3%، 759/6%، 787/11%، 569/11% و 367/14% افزایش دهد. همچنین نتایج cfd با داده های آزمایشگاهی در هر دو شبیه سازیِ دوبعدی و سه بعدی مقایسه و اعتبارسنجی شد.

با توجه به بالا بودن ممان اینرسی توربین بادی، هنگام تغییرات سرعت باد، تغییر سریع سرعت زاویه ای پره توربین بادی امکان پذیر نمی باشد. این امر موجب کاهش راندمان آئرودینامیکی توربین بادی و در نتیجه کاهش انرژی خروجی می گردد، لذا تزریق انرژی در لحظات تغییر ناگهانی سرعت باد می-تواند موجب افزایش شتاب محور چرخان توربین شده و بازگشت سریع توربین به نقطه بهینه کار خود حاصل می گردد که این امر می تواند موجب افزایش انرژی خروجی گردد. در زمان کاهش سرعت باد سرعت توربین کم می شود. با اتصال چرخ طیار و در نتیجه افزایش بار توربین بادی در زمان ترمز، چرخ لنگر شارژ شده و در نتیجه کاهش سرعت توربین سریعتر انجام می-پذیرد. در هنگام افزایش سرعت باد با اتصال چرخ لنگر به توربین می توان در زمان کمتری سرعت توربین بادی را به سرعت نامی رساند. چرخ لنگر به نسبت دیگر ذخیره کننده ها دارای چگالی انرژی بالاتر می باشد و همچنین حافظه دار نبوده و در نتیجه می توان دفعات متعددی آن را شارژ و تخلیه نمود. همچنین چرخ لنگر نیاز به تبدیل انرژی ندارد و انرژی مکانیکی را به صورت مکانیکی ذخیره می کند. در این پروژه به بررسی تزریق انرژی در هنگام تغییر سرعت باد توسط چرخ لنگر به منظور افزایش توان تولیدی توربین بادی پرداخته می شود. همچنین سامانه ترکیبی توربین بادی- چرخ لنگر با استفاده از روابط حاکم بر آن مدل سازی شده مدل حاصل در محیط نرم افزاری matlab شبیه سازی شده است. به لحاظ اینکه عملکرد چرخ لنگر در موقع تغییر سرعت باد در بازه زمانی کوتاه انجام می گیرد، مدل ارائه شده به تابع ورودی باد که در فاصله زمانی کم ثبت شده است، نیاز دارد. لذا جهت راه اندازی مدل از اطلاعات باد شهر ملبورن استرالیا استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که به کار گیری چرخ لنگر در لحظات تغییر ناگهانی سرعت باد، افزایش راندمان توربین را در پی دارد.

برخی از روش های کنترل توربین های بادی نیازمند اطلاعات سرعت باد هستند. اندازه گیری سرعت باد نیازمند سنسور مکانیکی است که باید در نزدیکی توربین نصب شود. این موضوع باعث تاثیر اغتشاش حاصل از کار توربین بر بادسنج می شود. علاوه بر این سیگنال اندازه گیری شده مختص باد در یک نقطه می باشد در حالی که توربین با یک میدان توزیع شده باد مواجه است. این مسایل اندازه گیری سرعت باد را با مشکلات جدی روبرو می کند. در این پایان نامه الگوریتمی ارایه شده است که سرعت موثر بادی را که به توربین برخورد می کند تخمین می زند. این روش مبتنی بر داده های اندازه گیری شده سرعت روتور و توان الکتریکی خروجی است. هچنین یک روش جدید برای کنترل توربین بادی ارایه شده است که بر پایه اطلاعات سرعت باد می باشد. نتایج شبیه سازی بیانگر افزایش انرژی تولیدی توربین با روش کنترل پیشنهادی است. همچنین بررسی ها نشان می دهند حساسیت نتایج تخمین و میزان انرژی تولیدی، به تغییر پارامترها و خطای کمیت های موثر، بسیار کم می باشد.

در این پایان نامه یک سیستم مختلط متشکل از توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و پیل سوختی جهت تامین یک الگوی بار خاص طراحی می شود. هدف از این طراحی، کمینه کردن هزینه های 20 ساله سیستم تولید انرژی، با در نظر گرفتن قید قابلیت اطمینان آن، می باشد. داده های مربوط به بار، تابش آفتاب و سرعت وزش باد قطعی در نظر گرفته می شوند. فرض می گردد که از میان تجهیزات سیستم، احتمال خروج اضطراری سه جز عمده، یعنی توربین های بادی، آرایه های خورشیدی و مبدل ac/dc وجود دارد. هزینه های سیستم شامل سرمایه گذاری اولیه، بهره برداری و نگهداری، و همچنین هزینه از دست رفتن بار می باشد. قیمت های در نظر گرفته شده واقعی بوده و تجهیزات به کار گرفته شده نیز همگی در بازار موجودند. داده های باد و تابش نیز مربوط به مناطق شمال غرب ایران می باشند. برای بهینه سازی سیستم از الگوریتم اجتماع ذرات استفاده می گردد. ترکیب یک الگوریتم بهینه سازی هوشمند با ارزیابی قابلیت اطمینان، باعث بالا رفتن حجم، و در نتیجه، زمان انجام محاسبات می شود. یک مدل تقریبی جهت ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم ارایه می گردد که منجر به کاهش قابل توجهی در زمان انجام محاسبات می شود. خوش بختانه، مقایسه نتایج به دست آمده از مدل تقریبی با نتایج حاصله از مدل دقیق، نشان دهنده دقت قابل قبول این مدل، با وجود کاهش چشم گیر حجم محاسبات، می باشد. در این پایان نامه، نرم افزاری تحت محیط برنامه نویسی matlab آماده گردیده است. این نرم-افزار بسیار قابل انعطاف است، چرا که می توان به سادگی آن را گسترش داد و مدل های پیچیده تری را بدان اضافه نمود. همچنین، به علت ساده بودن ساختار نرم افزار، کاربر می تواند به راحتی از آن استفاده نماید. در انتهای کار حساسیت هزینه ها و قابلیت اطمینان سیستم، نسبت به پارامترهای فنی و اقتصادی، مورد بررسی قرار گرفته است.

مساله hybrid flowshop یک مساله زمانبندی است که پروسه تولید در آن شامل چندین مرحله است، که هریک دارای چندین ماشین موازی است و همه کارها یک مسیر پروسس یکسانی را طی می کنند. ما یک مساله با ماشینهای موازی یکسان را مطالعه می کنیم. مساله hybrid flowshop در طیف گسترده ای از پروسه های صنعتی مانند صنایع فولادسازی، شیمیایی، پتروشیمی استفاده می شود. به عنوان یک مثال، ما جریان تولید فولاد در مجتمع فولاد مبارکه، که بزرگترین و پیشرفته ترین مجتمع در ایران است را مطالعه کردیم. کل سیستم تولید شامل آهن سازی، فولادسازی، ریخته گری پیوسته و نورد می باشد. در این مطالعه هدف از زمانبندی، کاهش زمانهای انتظار و توقف شارژها در بین مراحل تولید با درنظر گرفتن موعد تحویلشان است. در این مطالعه، یک روش بهینه سازی برای زمانبندی فولادسازی در یک مجتمع با ریخته گری پیوسته با استفاده از تکنیک آزادسازی لاگرانژ ارائه شده است. برای حل سریعتر و آسانتر مساله، با استفاده از ضرایب لاگرانژ، قیود ظرفیت ماشین و قیود پیوستگی پروسس شارژهای سکوئنسها را آزادسازی کردیم و مساله به زمانبندی هریک از شارژها به تنهایی تجزیه شد. هر زیر-مساله به صورت یک شبکه مدل می شود و هر زیر مساله آزادسازی شده، یک مساله minimum cost flow است که می تواند با استفاده از یک الگوریتم جمع پذیر برای حل یک مساله خطی با متغیرهای صفر-یک که توسط بالاس ارائه شده است، به طور کارایی حل شود. یک الگوریتم زیرگرادیان با طول گامی متغیر برای بهینه یابی ضرایب لاگرانژ استفاده می شود و همچنین یک الگوریتم ابتکاری برای تولید یک جواب عملی خوب براساس جواب مساله دوگان تشکیل دادیم. نتایج عددی نشان می دهد که الگوریتم کاراست و جوابهایی نزدیک بهینه تولید بدست می آید.