發(fā)布時(shí)間:2018/7/2 14:29:11 來源:本站
本文就主要依據(jù)一個(gè)試驗(yàn)實(shí)例來進(jìn)行了探究,并有效的將蓄電池的充電狀態(tài)和充電的參數(shù)相結(jié)合,從而有效的提升蓄電池的應(yīng)用壽命。同時(shí),有效的保障模糊控制與PID控制的連接,使得控制直流電壓能夠得到良好的輸出,這樣就可以構(gòu)建出相應(yīng)的Fuzzy/PID控制系統(tǒng),將其與原有的控制系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)別,新構(gòu)建的這一控制系統(tǒng),無論是在響應(yīng)超調(diào)量上,還是在反應(yīng)速率上,均有著明顯的優(yōu)勢,而且架構(gòu)簡單,安全性較高,因此,在太陽能路燈中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.1 太陽能路燈中包含的硬件部分。在太陽能路燈中,所包含的部分有太陽能光電池構(gòu)件、蓄電池、控制器以及照明設(shè)備等,其系統(tǒng)連接情況主要為天陽能電池連接在模糊控制器上,而模糊控制器則連接在LED燈具上,同時(shí)模糊控制器與蓄電池之間相互連接。
1.2 模糊控制器構(gòu)成。從上述的分析中就可以看出,在路燈智能控制器中,核心元件就是模糊控制器,在對(duì)路燈智能控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,需要合理的針對(duì)模糊控制器進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣才能夠使得路燈智能控制器發(fā)揮出其實(shí)際的效用。而模糊控制器屬于模糊控制單元中的重要構(gòu)件,其起到的主要作用就是能夠有效的針對(duì)蓄電池的充放電過程進(jìn)行掌控。在充電的時(shí)候,可以針對(duì)太陽能電池板具有的電能進(jìn)行合理的檢測,同時(shí)采取相應(yīng)的策略有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的模糊控制,從而達(dá)到高效充電的目的。另外,模糊控制單元還可以有效的針對(duì)蓄電池的充電情況進(jìn)行精確的監(jiān)測,直到順利的完成蓄電池的充電作業(yè)。在完成對(duì)蓄電池的充電后,需要針對(duì)太陽能電板上的電能進(jìn)行有效的釋放,簡稱為放電。在進(jìn)行放電處理的時(shí)候,需要將蓄電池中剩余的電能均完全的釋放,然后將釋放的電能傳送給LED燈具,從而輔助路燈發(fā)光,進(jìn)而滿足照明的需求。
2.1 雙標(biāo)三階段浮充法。所謂的雙標(biāo)三階段浮充法主要指代的就是依據(jù)太陽能這種可再生資源所具有的特性,來進(jìn)行的蓄電池充電過程的一種模型構(gòu)建方法。在雙標(biāo)三階段浮充法中,三階段主要指代的就是浮充電壓的準(zhǔn)確值,應(yīng)用Vf來表示,同時(shí)也指代的是過標(biāo)準(zhǔn)的開路電壓,利用Voc來表示。根據(jù)這一方法,可以將充電的過程劃分為以下幾個(gè)階段:
第一階段:當(dāng)蓄電池兩端電壓小于過標(biāo)準(zhǔn)開路電壓Voc時(shí),系統(tǒng)將用能夠獲得的最大的電流值為蓄電池允電,直至其電壓值達(dá)到Voc。此階段的允電程度能夠達(dá)到70%-90%。
第二階段:在這個(gè)階段中,必須將蓄電池的允電電壓值恒定在Voc,并且要一直持續(xù)到允電率為Ioct時(shí),才能進(jìn)行第三階段的允電。完成第二個(gè)階段過程后,蓄電池的充電程度接近100%。
第三階段:蓄電池的允電電壓值恒定為Vf,口的是維持蓄電池的電壓狀態(tài)。此階段的Vf必須精確,否則會(huì)大大降低蓄電池使用壽命。
2.2 太陽能路燈充電模糊規(guī)則建立
2.2.1 蓄電池電壓模糊化處理。確定電壓值的范圍為[0,Vmax](其中Vmax在歸一化之后的值為1),在此范圍內(nèi)定義模糊集為四邊形隸屬度函數(shù)。
2.2.2 充電電流模糊化處理。確定電流值的范圍為[0,Imax](其中Imax在歸一化之后的值為1),在此范圍內(nèi)定義模糊集為高斯隸屬度函數(shù)。
2.3 蓄電池放電Fuzzy/PID控制算法建立。簡化模糊系統(tǒng)的輸入輸出變量為:輸入壓差VE,輸入電壓變化率Rate,輸出電壓、電流的模糊閩控量Valve。
圖1 高斯隸屬度函數(shù)仿真結(jié)果
圖2 三角隸屬度函數(shù)仿真結(jié)果
2.3.1 輸入變量。2.3.1.1將LED燈組負(fù)載的實(shí)時(shí)電壓值與整個(gè)系統(tǒng)標(biāo)定電壓值之差作為輸入壓差VE,其隸屬函數(shù)的模糊子集是:{low,okay, high},選用高斯隸屬度函數(shù)。2.3.1.2 LED燈組負(fù)載輸入電壓值的實(shí)時(shí)變化率Rate,其隸屬函數(shù)模糊子集是:{negative,nonepositive},選用高斯隸屬度函數(shù)。
2.3.2 輸出變量。Valve控制著nc/nc轉(zhuǎn)換電路的占空比與MOSFET開關(guān)電路,其隸屬函數(shù)的模糊子集是:{decrease-fast,decrease-s1ow,no-change,in-crease-slow,increase-fast,選用三角形隸屬度函數(shù)。
3.1 仿真實(shí)驗(yàn)中控制系統(tǒng)隸屬度函數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從圖1和圖2中可以明顯的總結(jié)出仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
在上圖中,圖1主要反映出了輸入的模糊變量的具體隸屬度函數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。而圖2則主要反映出了輸出模糊變量的具體隸屬度函數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。
3.2 系統(tǒng)階躍響應(yīng)分析。根據(jù)上述的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果就可以了解到,F(xiàn)uzzy/PID控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng),其有效的融合了各個(gè)方面的優(yōu)勢,尤其是既定的PID控制以及模糊控制等,其有效的表現(xiàn)出了兩者所具備的階躍響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。相較于既定的PID控制來說,新型的Fuzzy/PID控制在響應(yīng)上的超調(diào)量相對(duì)更小,而在反應(yīng)速度上則相對(duì)較為敏捷,有效的確保了蓄電池可以應(yīng)用恒流進(jìn)行控制。
在目前的LED控制燈具的電能輸出中,模糊控制有效的與既有的PID控制聯(lián)結(jié)在一起,從而衍生出新型的Fuzzy/PID控制系統(tǒng)。根據(jù)本文的仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以判定得出,在充電隸屬度函數(shù)確保精確,并且綜合階躍相應(yīng)較強(qiáng)的情況下,則Fuzzy/PID控制系統(tǒng)則響應(yīng)的超調(diào)量將相對(duì)較少,而且在反應(yīng)時(shí)間上也會(huì)較快,從而可以以恒流來對(duì)LED燈具進(jìn)行控制,在很大程度上滿足了太陽能路燈控制系統(tǒng)的需求,因此,適宜應(yīng)用到太陽能路燈控制系統(tǒng)中。
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