ABSTRACT

The manuscript addresses a robust three-dimensional fuzzy-PID controller (Fuzzy-3D PID) to control frequency of a diverse energy source integrated hybrid power system under various loadings. In order to obtain stability over system frequency under any disturbances, a secondary control loop called load frequency control (LFC) loop is required in the system. LFC tries to monitor power generation irrespective of load demand. Further, a novel hybridized harmony search and random search (hyHS-RS) algorithm is proposed to optimally design the suggested Fuzzy-3D PID controller. The proposed hybrid network is incorporated with integration of different diverse energy sources such as wind-plant (WP), solar-plant (SP), diesel-generator (DEG), and micro-turbine (MT) along with conventional power-generating sources like thermal system, hydro system, and nuclear power plant. The wind-plant and solar-plant exhibit large dynamics and low inertia which degrades the system frequency seriously. The proposed Fuzzy-3D PID controller makes necessary control actions over disturbed frequency and trying to amend steady nominal frequency in the system. It has been observed the percentage improvement in ITAE with proposed hyHS-RS over basic harmony search (HS) and random search (RS) are 54.5% and 201.6% respectively. Finally, proposed hyHS-RS designed Fuzzy-3D PID controller justifies its superiority through different comparative studies.

摘要

该手稿解决了一个鲁棒的三维模糊 PID 控制器 (Fuzzy-3D PID) 来控制各种负载下不同能源集成混合动力系统的频率。为了在任何干扰下获得系统频率的稳定性，系统中需要一个称为负载频率控制 (LFC) 回路的次级控制回路。LFC 尝试不管负载需求如何监控发电量。此外，提出了一种新颖的混合和声搜索和随机搜索 (hyHS-RS) 算法来优化设计建议的 Fuzzy-3D PID 控制器。拟议的混合网络与不同能源的整合相结合，如风力发电厂 (WP)、太阳能发电厂 (SP)、柴油发电机 (DEG) 和微型涡轮机 (MT) 以及传统发电来源如热力系统、水力系统、和核电站。风力发电厂和太阳能发电厂表现出大动态和低惯性，严重降低了系统频率。建议的模糊 3D PID 控制器对受干扰的频率进行必要的控制，并试图修正系统中的稳定标称频率。据观察，与基本和声搜索 (HS) 和随机搜索 (RS) 相比，提出的 hyHS-RS 在 ITAE 中的改进百分比分别为 54.5% 和 201.6%。最后，提出的 hyHS-RS 设计的 Fuzzy-3D PID 控制器通过不同的比较研究证明了其优越性。建议的模糊 3D PID 控制器对受干扰的频率进行必要的控制，并试图修正系统中的稳定标称频率。据观察，与基本和声搜索 (HS) 和随机搜索 (RS) 相比，提出的 hyHS-RS 在 ITAE 中的改进百分比分别为 54.5% 和 201.6%。最后，提出的 hyHS-RS 设计的 Fuzzy-3D PID 控制器通过不同的比较研究证明了其优越性。建议的模糊 3D PID 控制器对受干扰的频率进行必要的控制，并试图修正系统中的稳定标称频率。据观察，与基本和声搜索 (HS) 和随机搜索 (RS) 相比，提出的 hyHS-RS 在 ITAE 中的改进百分比分别为 54.5% 和 201.6%。最后，提出的 hyHS-RS 设计的 Fuzzy-3D PID 控制器通过不同的比较研究证明了其优越性。