基于模糊算法的太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现new

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1、万方数据《工业控制计算机》20io年第23卷第5期基于模糊算法的太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现SolarPowerGenerationandTrackingControlSystemBasedonFuzzyMethod丁伟孙永荣项文炳石伟(南京航空航天大学导航研究中心，江苏南京210016)摘要研究和设计了基于模糊控制的太阳能发电跟踪控制系统，该系统应用了光强智能传感器，采用分布式数据采集模式，并通过搭建系统的硬件平台，进行了系统软件设计，最终完成和实现了对太阳的实时定位与自动跟踪，极大地提高了太阳能的利用效率。关键词：模糊算法，智能传感器，太阳能发电，PC／1

2、04AbstractThispaperresearchaFuzzycontrol—BasedSolarTrackingControlSystem．Thesystemusedanintelligentsensorandadopteddistributeddatadcquisitionmode，accordingtosetupthesystemplatformofhardwareandWiththecircuitdesign。softwareofthesystemisdesigned．IntheendcompletetheSolarTrackingandLocalizat

3、ion，theFuzzycontrol-Basedtech-nobgyhasgotverygreatimprovementintheefficiencyofSolarpowergeneration．Keywords：fuzzy-rnethod，intelligentsensor，solarpowergeneration，PC／104本文设计、实现了新型的基于模糊控制算法的太阳能发电自动跟踪系统，实现对太阳的定位与跟踪，从而最大限度的收集太阳能资源，提高发电效率。1太阳能发电自动跟踪系统总体方案太阳能发电自动跟踪控制系统由PCI04工控机主模块、风力检测传感器模块、光强

4、智能传感器模块、以及电机拖动模块等组成。本文只对其中的光强跟踪模式进行了重点研究，其整体控制系统框图如图1所示。网日咝；到图1太阳能发电自动跟踪系统框图2太阳能发电自动跟踪控制系统硬件设计2．1太阳能发电自动跟踪控制系统硬件选取本文中硬件由分布式光强采集模块、光强数据模糊处理模块组成，前者包括光强智能传感器、AD转换模块组成。其中光强智能传感器受光面采用6x6光电二极管阵列，试验表明受光面的光电二极管排列越多，跟踪精度越高；采光结构采用封闭式圆筒，并在圆筒顶部开个2cm的小孔，小孔中间镶嵌一个凸透镜，使得太阳光线得到聚集并在受光面上形成一定大小的光斑，当太阳正对电池板

5、，聚集的光斑呈现在受光面的正中间。反之，若太阳光与电池板存在一个夹角，则光斑位置亦会偏离中间位置一个位移，通过检测光斑在受光面上偏移中心的位置即可检测太阳是否正对电池板。光强智能传感器CPU选用AT89S52，通过它可以将采集到的光强数据传输给PCI04工控机模块，再由PCI04工控机模块集中对采集到的光强数据进行模糊算法处理并产生电机控制信号。图2光强智能传感器外形图2．2光强智能传感器硬件设计系统的光强智能传感器主要完成光强数据采集，它主要由光强信号处理电路与光强数据采集电路组成。光强信号处理电路完成光强电压信号的放大与滤波。由于受光面光敏元件在太阳光照射下输出的

6、电压值比较小，而ADC0809转换电压范围为0—5V，为了增加传感器的灵敏度，先应对其进行放大处理；受光面周围虽然采用了隔光措施，但是外界的信号仍会对其产生一定的干扰。因此必须加入低通滤波器滤除高频干扰等，在本系统中应用LM324运算放大器组成放大与滤波电路。光强数据采集电路完成对前置光敏区域输出电压的AD转换，由于前置电路输出模拟量，不利于后置单片机对其信号进行处理，故对其进行AD转换，并且本系统中需要采集36路光强信号，而ADC0809只有8路采集通道，所以通过8选一模拟开关可以将光强采集通道数扩展到64路，以此满足系统的需要。通过对36路光强信号的采集，检测出3

7、6路信号中最大电压值所对应的那一路或者几路光电二极管，并传输给PCI04工控机模块，再由其中的模糊控制算法计算出光斑位置偏离中心的位移，最终产生电机控制信号。3太阳能发电自动跟踪控制系统软件设计3．1模糊控制算法研究本系统中应用PCI04工控机模块实现模糊控制算法，根据系统的具体需要采用了Mamdani模糊推理型双输入、单输出结j万方数据基于模糊算法的太阳能发电自动跟踪控制系统研究与实现构。通过对4个区域光强信号的实时检测、数据采集，得到实际电压值的数字量，再取四个受光区域中电压值与变化率最大的一组数据，因为这样一组数据相对其他几个区域的精度要高，再