Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Идентификатор DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-1-47-60

Ключевые слова: solar panel, fuzzy logic, dynamic simulation, 3D visualization, панель солнечной батареи, нечеткая логика, динамическое моделирование, SimInTech, 3D-визуализация

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. Obtaining electricity from renewable energy sources is primarily due to the exhaustion of traditional natural energy sources, such as coal, oil, gas. Today it is a promising area of development. The adverse impact on the environment of the use of traditional energy technologies is well known and scientifically proven. The use of traditional technologies inevitably leads to climate change, so the topic of the transition from traditional to alternative energy sources is undoubtedly relevant. Using of solar power plants with photovoltaic modules recently has gained relevance. However, the efficiency of such installations depends largely on their correct orientation to the Sun: the more precisely the system is installed, the more energy it will be able to convert. This article presents the results of the development of a simulation model of the solar panel orientation control system. To maximize the production of solar energy, the control system with tracking the Sun is built using fuzzy logic: fuzzy rules are formulated to control the positions of the object relative to the vertical and horizontal planes. The use of fuzzy logic is based on the product model of knowledge, which implies the use of linguistic variables to avoid the limitations inherent in classical product rules. The use of fuzzy control allows to correct the movement of the panel in the shortest time in the autonomous mode, thus reducing the arising power losses. Russian SimInTech dynamic simulation environment for technical systems is used as the system development environment. Simulation model is represented by several subprojects, united in a single database. The system model is implemented using standard blocks and a set of submodels, as well as a programming unit. The result of the work can be tracked in the 3D module of the built-in visual editor, which allows you to display the interaction of threedimensional models objectively. In order to simplify and more finely implement the work of the project, a system of loading data, sunrise and sunset points, from an external Excel file was used.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал

Выпуск журнала: Т. 22, № 1

Номера страниц: 47-60

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева

• Чубарь А. В. (Сибирский федеральный университет)
• Устименко В. В. (Сибирский федеральный университет)
• Михайленко Л. А. (Сибирский федеральный университет)
• Мызникова В. А. (Сибирский федеральный университет)
• Мацкевич Ю. А. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)