Development and Design of an Optimal Fuzzy Logic Two Degrees of Freedom-Proportional Integral Derivative Controller for a Two-Area Power System Using the Bee Algorithm

Abstract

Effective management of space and connectivity is essential in large-scale power production systems to generate adequate energy to satisfy market demand. The electric power system is segmented into smaller control zones to more effectively meet the needs of diverse populations, with each zone possessing its independent system. The study aims to design an automated control system for energy production across two interconnected domains: a reheat thermal power plant and a hydropower facility. The system employs fuzzy logic technologies alongside a 2DOF-PID controller to improve control efficacy. The bee swarm optimization approach was employed to facilitate the design and advancements of the fuzzy logic 2DOF-PID controller (FL2DPID). This technique primarily focused on modifying gain and control rules. The fuzzy logic 2DOF-PID controller (FL2DPID) exhibited enhanced performance compared to previous controllers, including fuzzy logic PID, 2DOF-PID and PID controllers. The model achieved a minimal error value of 0.1308, indicating a significant improvement. The data indicate that the new controller is operational, showing a significant improvement in overall control performance and the stability of the electrical system.

การจัดการพื้นที่และการเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญในระบบการผลิตพลังงานขนาดใหญ่เพื่อสร้างพลังงานที่เพียงพอต่อความต้องการของตลาด ระบบไฟฟ้าถูกแบ่งออกเป็นโซนควบคุมย่อยเพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของประชากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยแต่ละโซนจะมีระบบที่เป็นอิสระของตนเอง งานวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อออกแบบระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับการผลิตพลังงานในสองโดเมนที่เชื่อมต่อกัน ได้แก่ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนแบบ Reheat และโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ระบบดังกล่าวใช้เทคโนโลยีตรรกะคลุมเครือ (Fuzzy Logic) ร่วมกับตัวควบคุมแบบ 2DOF-PID เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุม นอกจากนี้ ยังได้ใช้วิธีการปรับแต่งแบบ Bee Swarm Optimization ในการออกแบบและพัฒนาตัวควบคุม Fuzzy Logic 2DOF-PID (FL2DPID) ซึ่งเน้นการปรับค่าอัตราขยาย (Gain) และกฎการควบคุม ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าตัวควบคุม FL2DPID มีประสิทธิภาพดีกว่าตัวควบคุมแบบเดิม ได้แก่ Fuzzy Logic PID, 2DOF-PID และ PID โดยแบบจำลองสามารถลดค่าความผิดพลาดให้น้อยที่สุดที่ 0.1308 ซึ่งบ่งชี้ถึงการปรับปรุงที่สำคัญ ข้อมูลที่ได้ยืนยันว่าตัวควบคุมใหม่นี้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างชัดเจนทั้งในด้านการควบคุมโดยรวมและเสถียรภาพของระบบไฟฟ้า