Published December 30, 2020
| Version v1
Publication
Open
Real-time neuro-fuzzy controller for pressure adjustment in water distribution systems
Creators
- 1. Universidade Federal da Paraíba
- 2. Universidade Federal de Pernambuco
Description
Abstract This work applied a neuro-fuzzy technique for real-time pressure control in water distribution systems with variable demand. The technique acted to control the rotation speed of the pumping system, aiming mainly at increasing energy efficiency. Fuzzy, neural and neuro-fuzzy controllers were tested in an experimental setup to compare their performances in a transient regime, a permanent regime, and with respect to disturbances applied to the system. To evaluate the efficiency of the system, a demand variation curve was emulated for different operating conditions. The results demonstrate that the neuro-fuzzy controller (NFC) presented a significant increase in pumping system efficiency and a reduction in specific energy consumption of up to 79.7% when compared to the other controllers. Target pressures were kept close to the set-point values with low hydraulic transients and maintained satisfactory stability (error <8%) under severe situations of demand variation. It is concluded that the NFC presented superior results when compared with the other analyzed controllers.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نبذة مختصرة طبق هذا العمل تقنية عصبية للتحكم في الضغط في الوقت الفعلي في أنظمة توزيع المياه ذات الطلب المتغير. عملت هذه التقنية على التحكم في سرعة دوران نظام الضخ، بهدف زيادة كفاءة الطاقة بشكل أساسي. تم اختبار وحدات التحكم الضبابية والعصبية والعصبية في إعداد تجريبي لمقارنة أدائها في نظام عابر، ونظام دائم، وفيما يتعلق بالاضطرابات المطبقة على النظام. لتقييم كفاءة النظام، تمت محاكاة منحنى تباين الطلب لظروف التشغيل المختلفة. أظهرت النتائج أن وحدة التحكم في التشويش العصبي (NFC) قدمت زيادة كبيرة في كفاءة نظام الضخ وانخفاضًا في استهلاك الطاقة المحدد بنسبة تصل إلى 79.7 ٪ مقارنة بوحدات التحكم الأخرى. تم الحفاظ على الضغوط المستهدفة قريبة من قيم نقطة الضبط مع عربات هيدروليكية منخفضة وحافظت على استقرار مرضٍ (خطأ <8%) في ظل حالات شديدة من تباين الطلب. تم استنتاج أن NFC قدمت نتائج متفوقة عند مقارنتها بوحدات التحكم الأخرى التي تم تحليلها.Translated Description (French)
Résumé Ce travail a appliqué une technique neuro-fuzzy pour le contrôle de la pression en temps réel dans les systèmes de distribution d'eau à demande variable. La technique a permis de contrôler la vitesse de rotation du système de pompage, visant principalement à augmenter l'efficacité énergétique. Les contrôleurs flous, neuronaux et neuro-flous ont été testés dans un cadre expérimental pour comparer leurs performances en régime transitoire, en régime permanent et par rapport aux perturbations appliquées au système. Pour évaluer l'efficacité du système, une courbe de variation de la demande a été émulée pour différentes conditions de fonctionnement. Les résultats démontrent que le contrôleur neurofluzzy (NFC) a présenté une augmentation significative de l'efficacité du système de pompage et une réduction de la consommation d'énergie spécifique allant jusqu'à 79,7 % par rapport aux autres contrôleurs. Les pressions cibles ont été maintenues près des valeurs de consigne avec de faibles transitoires hydrauliques et ont maintenu une stabilité satisfaisante (erreur < 8 %) dans des situations graves de variation de la demande. Il est conclu que le NFC a présenté des résultats supérieurs par rapport aux autres contrôleurs analysés.Translated Description (Spanish)
Resumen Este trabajo aplicó una técnica neuro-fuzzy para el control de la presión en tiempo real en sistemas de distribución de agua con demanda variable. La técnica actuó para controlar la velocidad de rotación del sistema de bombeo, con el objetivo principal de aumentar la eficiencia energética. Los controladores difusos, neuronales y neurofuzzy se probaron en una configuración experimental para comparar sus rendimientos en un régimen transitorio, un régimen permanente y con respecto a las perturbaciones aplicadas al sistema. Para evaluar la eficiencia del sistema, se emuló una curva de variación de la demanda para diferentes condiciones de operación. Los resultados demuestran que el controlador neurofuzzy (NFC) presentó un aumento significativo en la eficiencia del sistema de bombeo y una reducción en el consumo específico de energía de hasta el 79,7% en comparación con los otros controladores. Las presiones objetivo se mantuvieron cerca de los valores de punto de ajuste con bajos transitorios hidráulicos y mantuvieron una estabilidad satisfactoria (error <8%) en situaciones severas de variación de la demanda. Se concluye que el NFC presentó resultados superiores en comparación con los otros controladores analizados.Files
ws021031177.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- وحدة تحكم عصبية في الوقت الفعلي لضبط الضغط في أنظمة توزيع المياه
- Translated title (French)
- Contrôleur neuro-flou en temps réel pour le réglage de la pression dans les systèmes de distribution d'eau
- Translated title (Spanish)
- Controlador neurofuzzy en tiempo real para ajuste de presión en sistemas de distribución de agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3114935318
- DOI
- 10.2166/ws.2020.379
References
- https://openalex.org/W1771523674
- https://openalex.org/W2053771277
- https://openalex.org/W2054465496
- https://openalex.org/W2131550158
- https://openalex.org/W2133900565
- https://openalex.org/W2746000008
- https://openalex.org/W2748591054
- https://openalex.org/W2809181951
- https://openalex.org/W2901549575
- https://openalex.org/W2902053021
- https://openalex.org/W2944680264
- https://openalex.org/W2957870340
- https://openalex.org/W2995993553
- https://openalex.org/W3005834959