Designing and evaluating control systems of the Dez main canal

Abstract

In the present study, a distant downstream proportional integral (PI) feedback control with decouplers and a local upstream PI feedback control were applied to the West main canal of the Dez irrigation system in Iran. The model of the proposed canal was formulated in the SOBEK simulation package. The control system was programmed in MATLAB. To evaluate the control system potential, simulations were done for two months of the real offtake schedule. The performance criteria of the maximum absolute error (MAE), the integral of absolute magnitude of error (IAE), and the steady state error (StE) were determined for each pool of the canal. The results indicated that the applied controllers have considerable potential to closely match the discharge at the downstream check structures with those ordered by water users while maintaining the water level throughout the length of the canal. The performance indicator values showed that the distant downstream feedback (FB) control as a centralized control with decouplers is a satisfactory controller for the Dez main canal. Hence, operational water management in the canal may be improved if a centralized controller is used rather than individual local controllers. It is strongly recommended to implement the distant downstream FB control with decouplers as a control system in the proposed canal. Copyright RÉ SUMÉDans la présente étude, un contrôleur aval distant avec rétroaction proportionnelle intégrale (PI) et avec DECOUPLEURS et un contrôleur amont avec rétroaction PI ont été appliqués au canal principal ouest du système d'irrigation Dez en Iran. Le canal a été modélisé avec le logiciel de simulation SOBEK. Le système de contrôle a été programmé en MATLAB. Pour évaluer le potentiel du système de contrôle, des simulations ont été effectuées pendant deux mois de tour d'eau réel. Les critères de performance -l'erreur maximale absolue, l'intégrale de la magnitude absolue de l'erreur, et l'erreur de l'état d'équilibre -ont été déterminés pour chacun des biefs du canal. Les résultats ont indiqué que les contrôleurs utilisés ont un potentiel considérable pour faire précisément correspondre le débit aux points de contrôle aval avec ceux demandés par les utilisateurs tout en maintenant le niveau de l'eau sur toute la longueur du canal. Les valeurs des indicateurs de performance ont montré que le contrôleur aval distant comme un contrôleur centralisé avec DECOUPLEURS est un contrôleur satisfaisant pour le canal principal Dez. Ainsi la gestion opérationnelle de l'eau dans le canal peut être améliorée si un contrôleur centralisé est utilisé plutôt que des contrôleurs locaux. Il est fortement recommandé de mettre en oeuvre le contrôleur aval distant avec DECOUPLEURS comme un système de contrôle pour ce canal.

Coalitional control: An irrigation canal case study

“…This study considers the first 27 km of the west main canal, corresponding to 7 pools. The maximum discharge capacity at the head gate is 157 m 3 s -1 [17]. Figure 1 shows the profile of a longer section of the canal, composed by the first 13 reaches.…”

“…In this subsection we present the simulation results ob tained with a calibrated model of the Dez main canal [17]. Figure 3 shows the profile of the water demands qofftake,i at each reach, as used in the simulation.…”

Equitable Water Distribution in Main Irrigation Canals with Constrained Water Supply

“…There are 71 turnout structures and 15 cross-structures such as inverted siphons, culverts and check siphons in the main canal. Figure 2 shows the longitudinal view of the test case and the details of geometric and structural information are available in (Isapoor et al 2011). The two characteristics of the ID model, delay time and storage area, are calculated by applying system identification technique at average flow conditions Isapoor et al 2011).…”

“…Figure 2 shows the longitudinal view of the test case and the details of geometric and structural information are available in (Isapoor et al 2011). The two characteristics of the ID model, delay time and storage area, are calculated by applying system identification technique at average flow conditions Isapoor et al 2011). The targetband for each canal pool is determined based on the existing freeboard of the pool.…”

Human-in-the-Loop Model Predictive Control of an Irrigation Canal [Applications of Control]

“…A model of the Dez Main Canal in Iran has been developed using all exact dimensions of the cross sections and gates of the canal. The model, whose profile can be seen in Figure 2, has been calibrated and used in multiple studies [10], [12], [54]. The simulations run with a time step of 30 s, which is accurate enough to capture all relevant low-frequency behavior and the resonances that may occur.…”