동적 퍼지 추론에 의한 방류량 조절 가능 댐 수문 제어

Controlling of Dam Gates with Outflow Control by Dynamic Fuzzy Inference

댐의 수문 제어는 유입량이 변하는 동안 이루어지는 복잡하고 비선형적인 제어이다. 이 논문에서는 퍼지 추론 기법을 이용하여 유입량이 변하는 동안의 수문을 효과적으로 제어하기 위한 방법을 제안하였다. 특히 단순히 수문 제어에만 머물지 않고 가뭄 때를 대비하여 적정 수위를 유지할 수 있도록 하는 기능과, 하류 지역을 범람을 예방하기 위하여 방류량을 제어할 수 있도록 하는 기능을 보완하였다. 이를 위하여 일반적으로 사용되는 정적인 퍼지 함수를 이용하지 않고 상황에 따라 함수 값이 변하는 동적 퍼지 추론 기법과 방류량 제어를 위한 퍼지 규칙을 함께 적용함으로써 방류량을 제한할 수 있도록 하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법을 이용하여 시뮬레이션 실험을 실시한 결과 수문 제어 기능뿐만 아니라 사용자가 지정한 적정 수위를 유지하고 정해진 방류량을 넘지 않도록 하는 방식으로 댐 수문 제어가 이루어짐을 확인할 수 있었다.

Control of dam gates is a complex, nonlinear, and non-stationary control process and is significantly affected by hydrological conditions which are not predictable beforehand. In this paper, we proposed control methods based on a fuzzy inference method for the operation of dam gates. The proposed methods are not only suitable for controlling gates but also able to maintain target water level in order to prepare a draught, and able to control the amount of the outfow from a reservoir in order to prevent floods in lower areas of a river. In the proposed methods, we used the dynamic fuzzy inference method that membership functions can be varied by changing environment conditions for keeping up the target water level instead of conventional static fuzzy inference methods, and used additional fuzzy rules and membership functions for restricting the amount of the outflow. Simulation results demonstrated that the proposed methods produce an efficient solution for both of maintaining target water level defined beforehand and controlling the amount of the outflow.