Modeling and control of a multiple-pool channel

This project deals with the analysis of a subset of the water channel network of the Cavallino, that is the section of the Venetian coast that extends from Punta Sabbioni to Piave Vecchia harbor. In particular, this work focuses on modeling, estimation and control design of a multiple channel pools system, assuming that water level measurements and control structure position are available. A system-identication-based procedure is considered for the analysis and selection of an ARX and an OE grey box model, to estimate and control purposes. The control aim is to regulate the water level of the channel network by acting on the hydraulic structure position. Then, a decentralized control is implemented. In particular, a multivariable local upstream control strategy is exploited, involving a model that takes into account both weirs and gates hydraulic control structures. Lastly, a solution is implemented in Matlab and Simulink, based on PI controllers augmented with lowpass filters, in order to control the water level of multiple pools connected in series.

Questa tesi tratta l'analisi di un sottoinsieme della rete di canali del Cavallino, situata lungo la costa Veneziana che si estende da Punta Sabbioni al porto di Piave Vecchia. In particolare, questo lavoro si focalizza su modellizzazione, stima e controllo di una sequenza di canali, assumendo che le misure relative al livello della supercie dell'acqua e la posizione delle strutture di controllo siano disponibili. Una procedura basata su identificazione dei sistemi consente di analizzare e selezionare il modello grey box migliore tra quelli proposti tra ARX e OE, con l'obiettivo di stimare l'andamento del livello dell'acqua. L'obiettivo del controllo è regolare il livello dell'acqua della rete agendo sulle strutture idriche di controllo. Di conseguenza, viene proposto un tipo di controllo decentralizzato. In particolare, viene sfruttato il controllo multivariabile del livello dell'acqua a monte della struttura di controllo, tenendo in considerazione sia chiuse in superficie che sotto il livello dell'acqua. La soluzione proposta è implementata nell'ambiente Matlab e Simulink e si basa su controllori PI aumentati con un filtro passabasso, al fine di controllare il livello dell'acqua in caso di perturbazione di una sequenza di canali consecutivi.