Моделирование системы ориентации панели солнечной батареи на базе нечеткой логики в среде визуального моделирования SimInTech
- Авторы: Устименко В.В.1, Михайленко Л.А.1, Мызникова В.А.1, Мацкевич Ю.А.1, Чубарь А.В.1
-
Учреждения:
- Сибирский федеральный университет
- Выпуск: Том 22, № 1 (2021)
- Страницы: 47-60
- Раздел: Раздел 1. Информатика, вычислительная техника и управление
- URL: https://journals.eco-vector.com/2712-8970/article/view/562763
- DOI: https://doi.org/10.31772/2712-8970-2021-22-1-47-60
- ID: 562763
Цитировать
Аннотация
Получение электрической энергии на основе возобновляемых источников обусловлено, прежде всего, исчерпанием традиционных природных источников энергии, таких как уголь, нефть, газ, и на сегодняшний день является перспективной областью развития. Общеизвестно и научно доказано неблагоприятное влияние на окружающую среду использования традиционных энергодобывающих технологий. Применение их неминуемо ведет к изменению климата, поэтому тема перехода от использования традиционных источникам энергии к альтернативным, несомненно, актуальна. Так, в последнее время, приобрело актуальность использование гелиоэлектростанций с фотоэлектрическими модулями. Однако эффективность применения таких установок во многом зависит от правильной их ориентации на Солнце: чем точнее будет установлена система, тем больше энергии она сможет преобразовать. В статье представлены результаты разработки имитационной модели системы управления процессом ориентации панели солнечной батареи. Для максимальной выработки солнечной энергии система управления со слежением за Солнцем построена с применением нечёткой логики: сформулированы правила нечеткого регулирования для управления положениями объекта относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей. Использование нечеткой логики основано на продукционной модели знаний, которая подразумевает под собой использование лингвистических переменных, позволяющих избежать ограничений, присущих классическим продукционным правилам. Использование нечеткого управления позволяет в автономном режиме в кротчайшие сроки корректировать движение панели, уменьшая тем самым возникающие потери электроэнергии. В качестве среды разработки системы используется российская среда динамического моделирования технических систем SimInTech. Имитационная модель представляет собой несколько подпроектов, объединенных в пакет единой базой данных. Модель системы реализована с применением типовых блоков и комплекса субмоделей, а также блока программирования.
Результат работы можно отследить в 3D-модуле встроенного визуального редактора, позволяющего объектно отобразить взаимодействие трёхмерных моделей. Для упрощения и более тонкой реализации работы проекта использована система загрузки данных точки восхода и захода Солнца из внешнего файла Excel.
Ключевые слова
Об авторах
Валерия Владимировна Устименко
Сибирский федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: zeya1998@mail.ru
магистрант
Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79Людмила Андреевна Михайленко
Сибирский федеральный университет
Email: ll-oda@mail.ru
магистрант
Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79Виктория Андреевна Мызникова
Сибирский федеральный университет
Email: veka-9@mail.ru
магистрант
Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79Юлия Александровна Мацкевич
Сибирский федеральный университет
Email: jmmarkiz@mail.ru
магистрант
Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79Алексей Владимирович Чубарь
Сибирский федеральный университет
Email: alexchub@mail.ru
кандидат технических наук, доцент, руководитель научно-учебной лаборатории АСУТП
Россия, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79Список литературы
- Нефедова Л. В Опыт и перспективы использования возобновляемых источников энергии в странах Африки для устойчивого развития и снижения эмиссии парниковых газов // Возобновляемая энергетика XXI в.: энергетическая и экономическая эффективность : материалы Междунар. конгресса. 2016. С. 27–32.
- Tabakov E. V., Zinina A. I., Kosinsky M. Y. Practical application of the fuzzy logic apparatus in solving the problem of orientation of solar batteries // 44th Academic Space Conference: Dedicated to the Memory of Academician S. P. Korolev and Other Outstanding Russian Scientists – Pioneers of Space Exploration (28–31.01.2020); Bauman Moscow State Technical University Moscow, 2020. Vol. 2318.
- Voltage Regulation Control with Adaptive Fuzzy Logic for a Stand-Alone Photovoltaic System / C. B. Nzoundja Fapi, P. Wira, M. Kamta1, B. Colicchio // European Journal of Electrical Engineering. 2020. Vol. 22, No. 2. P. 145–152.
- Справочная система SimInTech [Электронный ресурс]. URL: http://help.simintech.ru/ (дата обращения 28.02.2021).
- Zadeh L. Fuzzy sets. Information and control // The journal of symbolling logic. 1965. Vol. 8. P. 338–353.
- Среда динамического моделирования технических систем SimInTech: Практикум по моделированию систем автоматического регулирования: учебное пособие / Б. А. Карташов, Е. А. Шабаев, О. С. Козлов и др. // М. : ДМК Пресс, 2017. С. 241–243.
- Хабаров С., Шилкина М. Основы моделирования технических систем. Среда SimInTech. СПб. : Лань, 2019. 120 с.
- Монахов О. Пакеты прикладных программ МВТУ, MATLAB, SIMINTECH и их применение в учебном процессе на специальности «Управление в технических системах». М. : РУТ (МИИТ). 2019. 92 с.
- Энциклопедия АСУТП [Электронный ресурс]. URL: https://www.bookasutp.ru/Chapter 5_7.aspx (дата обращения 28.02.2021).
- Cabeza-Gras O., Jaramillo-García V. Design of a photovoltaic solar plant: Distributed generation in medium tension to a bar of the electricity substation // Renewable Energy and Power Quality Journal. 2020, No. 18. P. 664–668.
- Устименко В. В., Чубарь А. В., Мызникова В. А. Построение нечетких регуляторов для систем управления автономных объектов в среде SimInTech // Космические аппараты и техно-логии. 2019. № 1(27). С. 22–27.
- Устименко В. В., Чубарь А. В., Мызникова В. А. Применение нечетких регуляторов в динамических системах // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы V Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. Дню космонавтики. Красноярск, 2019. Т. 1. С. 593–594.
- Устименко В. В., Чубарь А. В., Русин Д. С. Применение генетического алгоритма для оптимизации параметров системы управления автономным объектом с использованием среды динамического моделирования SimInTech // Робототехника и искусственный интеллект : материалы XI Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием. 2019. С. 261–266.
- Устименко В. В., Чубарь А. В. Построение нечеткого супервизора в среде динамического моделирования технических систем SimInTech // Проспект Свободный – 2020 : материалы XVI Междунар. конф. студентов, аспирантов и молодых ученных, посвящ. году памяти и славы. 2020. С. 1849–1852.
- Михайленко Л. А., Устименко В. В., Чубарь А. В. Построение системы управления процессом ориентации панели солнечной батареи в среде динамического моделирования технических систем SimInTech // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4, № 3(33). С. 178–185.
- Параметрический синтез регулятора метаэвристическим алгоритмом в среде SimInTech / В. В. Устименко, Д. С. Русин, Л. А. Михайленко и др. // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4, № 3(33). С. 171–177.
- Ustimenko V. V., Chubar A. V., Mikhaylenko L. A. Automated setting of regulators for automated process control systems in the SIMINTECH visual modeling system // Siberian Journal of Science and Technology. 2020. Vol. 21, No. 3. P. 337–346.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)