دوره 16، شماره 4 - ( مجله کنترل، جلد 16، شماره 4، زمستان 1401 )                   جلد 16 شماره 4,1401 صفحات 13-1 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Abooee A, Mahmoodian Barzi F, Haeri M. Maximum Power Point Tracking in an Uncertain Photovoltaic System Utilizing Finite-Time Nonlinear Control Approach. JoC 2023; 16 (4) :1-13
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-949-fa.html
ابویی علی، محمودیان بارزی فرزاد، حائری محمد. ردیابی نقطه بیشینه توان در سیستم‌ فتوولتائی دارای نامعینی با رویکردکنترل غیرخطی زمان-متناهی. مجله کنترل. 1401; 16 (4) :1-13

URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-949-fa.html


1- بخش کنترل و الکترونیک، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد، ایران
2- دانشکده مهندسی برق، دانشگاه یزد، ایران
3- گروه کنترل، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شریف، ایران
چکیده:   (1045293 مشاهده)
در این مقاله با بکارگیری راهکار کنترل غیرخطی مقاوم زمان-متناهی، مسئله‌ی ردیابی نقطه بیشینه توان برای سیستم‌ حلقه‎بسته‎ی فتوولتائی مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرد. ابتدا مدل‎سازی دینامیکی جامعی برای سیستم فتوولتائی ارائه شده و با تحلیل ریاضی، مقادیر مرجع و مبنا برای جریان و ولتاژ خروجی ماژول فتوولتائی چنان تعیین می‎گردند تا بیشینه توان از سیستم حلقه‎بسته حاصل گردد. در ادامه با تعریف خطاهای ردیابی و تعدادی متغیرهای کمکی، نشان داده می‎شود که چالش ردیابی نقطه بیشینه توان سیستم فتوولتائی (دارای نامعینی) معادل و هم‎ارز با مسئله‎ی پایدارسازی زمان-متناهی کلّی نقطه‎ی تعادل یک سیستم غیرخطی مرتبه دوم دارای نامعینی است. سپس با تعمیم روش کنترل مد لغزشی پایاندار و تعریف چندین خمینه‌ لغزشی ابتکاری، سه نوع مجزا از کنترل‎کنندهای غیرخطی مقاوم زمان-متناهی طراحی و پیشنهاد می‎گردند تا هدف پایدارسازی فوق‎الذکر و در نتیجه ردیابی زمان-متناهی نقطه بیشینه توان سیستم حلقه‎بسته‎ی فتوولتائی برآورده گردد. با استفاده از لم‎های پایداری زمان-متناهی به صورت تحلیلی اثبات می‎گردد که هر سه نوع کنترل‎کننده‎های پیشنهادی قادرند تا پایداری زمان-متناهی کلّی سیستم حلقه‌بسته فتوولتائی را تضمین کنند. هر سه راهکار ارائه شده شامل تعدادی ثابت‎ اختیاری هستند که با انتخاب مقادیر عددی مناسب برای آن‎ها می‎توان زمان رسیدن به نقطه بیشینه توان را تا حد قابل توجهی کاهش داد. در انتهای مقاله، کنترل‎کننده‎های پیشنهادی بر روی سیستم فتوولتائی، مورد شبیه‌سازی کامپیوتری قرار گرفته و نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که این راهکارهای کنترلی معرفی شده به خوبی قادرند تا هدف ردیابی زمان-متناهی نقطه بیشینه توان را برآورده سازند.  
متن کامل [PDF 1294 kb]   (57625 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1401/5/20 | پذیرش: 1401/11/24 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1401/12/10 | انتشار: 1401/12/10

فهرست منابع
1. [1] F. Faraz Ahmad, C. Ghenai, A. K. Hamid, and M. Bettayeb, "Application of sliding mode control for maximum power point tracking of solar photovoltaic systems: A comprehensive review," Annual Reviews in Control, vol. 49, no. 1, pp. 173-196, 2020. [DOI:10.1016/j.arcontrol.2020.04.011]
2. [2] M. Sarvi and A. Azadian, "A comprehensive review and classified comparison of MPPT algorithms in PV systems," Energy Systems, vol. 13, no. 1, pp. 281-320, 2022. [DOI:10.1007/s12667-021-00427-x]
3. [3] T. T. Sarkar and C. Mahanta, "Gain tuned sliding mode control based maximum power point tracking for solar PV systems," IFAC-Paper Online, vol. 55, no. 1, pp. 417-422, 2022. [DOI:10.1016/j.ifacol.2022.04.069]
4. [4] A. Kchaou, A. Naamane, Y. Koubaa, and N. M'sirdi, "Second order sliding mode-based MPPT control for photovoltaic applications," Solar Energy, vol. 155, no. 1, pp. 758-769, 2017. [DOI:10.1016/j.solener.2017.07.007]
5. [5] D. G. Montoya, C. A. Ramos-Paja, and R. Giral, "Improved design of sliding-mode controllers based on the requirements of MPPT techniques," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 1, pp. 235-247, 2016. [DOI:10.1109/TPEL.2015.2397831]
6. [6] D. Cortes-Vega and H. Alazki, "Robust maximum power point tracking scheme for PV systems based on attractive ellipsoid method," Sustainable Energy, Grids and Networks, vol. 25, no. 1, pp. 100410 (1-14), 2021. [DOI:10.1016/j.segan.2020.100410]
7. [7] A. K. Podder, N. K. Roy, and H. R. Pota, "MPPT methods for solar PV systems: a critical review based on tracking nature," IET Renewable Power Generation, vol. 13, no. 10, pp. 1615-1632, 2019. [DOI:10.1049/iet-rpg.2018.5946]
8. [8] Y. Zhu and J. Fei, "Adaptive global fast terminal sliding mode control of grid-connected photovoltaic system using fuzzy neural network approach," IEEE Access, vol. 5, no. 1, pp. 9476-9484, 2017. [DOI:10.1109/ACCESS.2017.2707668]
9. [9] M. A. Mahmud, T. K Roy, S. Saha, M. E. Haque, and H. R Pota, "Robust nonlinear adaptive feedback linearizing decentralized controller design for islanded DC microgrids," IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 55, no. 5, pp. 5343-5352, 2019. [DOI:10.1109/TIA.2019.2921028]
10. [10] K. Dahech, M.Allouche, T. Damak, and F.Tadeo, "Backstepping sliding mode control for maximum power point tracking of a photovoltaic system," Electric Power Systems Research, vol. 143, no. 1, pp. 182-188, 2017. [DOI:10.1016/j.epsr.2016.10.043]
11. [11] D. G.Montoya, P. A. Ortiz Valencia, and C. A. Ramos-Paja, "Fixed-frequency implementation of sliding-mode controllers for photovoltaic systems," International Journal of Energy and Environmental Engineering, vol. 10, no. 1, pp. 287-305, 2019. [DOI:10.1007/s40095-019-0306-z]
12. [12] E. Bianconi, J. Calvente, R. Giral, E. Mamarelis, G. Petrone, C. A. Ramos-Paja, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, "A fast current-based MPPT technique employing sliding mode control," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 3, pp. 1168-1178, 2013. [DOI:10.1109/TIE.2012.2190253]
13. [13] احمد دهقان زاده، غلامرضا فراهانی و محسن معبودی، "ردیابی توان بیشینه سیستم‌های فتوولتائی با استفاده از الگوریتم رسانایی افزایشی اصلاح شده و کنترل‌کننده پیش‏بین" مجله علمي و پژوهشي کنترل، جلد 12، شماره 2، بهار 1397، صفحات 75-67.
14. [14] Z. Meng, W. Shao, J. Tang, and H. Zhou, "Sliding-mode control based on index control law for MPPT in photovoltaic systems," CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 2, no. 3, pp. 303-311, 2018. [DOI:10.30941/CESTEMS.2018.00038]
15. [15] F. Valenciaga and F. A. Inthamoussou, "A novel PV-MPPT method based on a second order sliding mode gradient observer," Energy Conversion and Mangement, vol. 176, no. 1, pp. 422-430, 2018. [DOI:10.1016/j.enconman.2018.09.018]
16. [16] محمود ابوالحسنی زرجو، سید بابک مظفری و تورج امرایی، "کنترل توربین بادی با ژنراتور القایی دوگانه تغذیه جهت استحصال حداکثر توان قابل جذب" مجله علمي و پژوهشي کنترل، جلد 8، شماره 4، زمستان 1393، صفحات 53-43.
17. [17] R. Pradhan and B. Subudhi, "Double integral sliding mode MPPT control of a photovoltaic system," IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 24, no. 1, pp. 285-292, 2016. [DOI:10.1109/TCST.2015.2420674]
18. [18] B. K. Oubbati, M. Boutoubat, A. Rabhi, and M. Belkheiri, "Experiential integral backstepping sliding mode controller to achieve the maximum power point of a PV system," Control Engineering Practice, vol. 102, no. 1, pp. 104570 (1-15), 2020. [DOI:10.1016/j.conengprac.2020.104570]
19. [19] S. Rajamand, "A novel sliding mode control and modified PSO-modified P&O algorithms for peak power control of PV," ISA Transactions, DOI: 10.1016/j.isatra.2022.04.009, 2022. [DOI:10.1016/j.isatra.2022.04.009]
20. [20] A. S. Deshpande and S. L. Patil, "Robust observer-based sliding mode control for maximum power point tracking," Journal of Control, Automation and Electrical Systems, vol. 31, no. 1, pp. 1210-1220, 2020. [DOI:10.1007/s40313-020-00617-5]
21. [21] H. Aminnejhad, S. Kazeminia, and M. Aliasghary, "Robust sliding-mode control for maximum power point tracking of photovoltaic power systems with quantized input signal," Optik, vol. 247, no. 1, pp. 167983(1-12), 2021. [DOI:10.1016/j.ijleo.2021.167983]
22. [22] D. Cortes-Vega and H. Alazki, "Robust maximum power point tracking scheme for PV systems based on attractive ellipsoid method," Sustainable Energy, Grids and Networks, vol. 25, no. 1, pp. 100410 (1-14), 2021. [DOI:10.1016/j.segan.2020.100410]
23. [23] هادی دلاوری و سیده زهرا رشیدنژاد حیدری، "طراحی کنترل کننده مد لغزشی ترمینال تطبیقی مرتبه کسری برای ردیابی نقطه حداکثر توان در یک سلول خورشیدی تحت شرایط عادی و شرایط سایه جزئی" نشریه سامانه‏های غیرخطی در مهندسی برق، جلد 5، شماره2، زمستان 1397، صفحات 22-4.
24. [24] علي ابويي، حمیدرضا احمدزاده، محمد حائری و محمد مهدی عارفی، " طراحی گشتاورهای غیرخطی زمان-متناهی مقاوم برای ربات n-درجه آزادی درحضور نامعینی‌ها و غیرخطی‌سازهای ورودی شعاعی و ناحیه مرده" مجله علمي و پژوهشي کنترل، جلد 14، شماره 1، بهار 1399، صفحات 91-73.
25. [25] علي ابويي، مهران اسلامی و محمد حائری، "طراحی کنترل‌کننده‌های غیرخطی زمان-متناهی مقاوم برای زیردریایی شش درجه آزادی به منظور ردیابی مسیر" مجله علمي و پژوهشي کنترل، جلد 14، شماره 1، بهار 1399، صفحات 113-93.
26. [26] H. Fakharizade Bafghi, M.R. Jahed-Motlagh, A. Abooee, and A. Moarefianpur, "Robust finite-time tracking for a square fully-actuated class of nonlinear systems," Nonlinear Dynamics, vol. 103, no. 1, pp. 1611-1625, 2021. [DOI:10.1007/s11071-020-06187-0]
27. [27] F. Sedghi, M. M. Arefi, A. Abooee, and S. Yin, "Distributed adaptive-neural finite-time consensus control for stochastic nonlinear multi-agent systems subject to saturated inputs," IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, DOI: 10.1109/TNNLS.2022.3145975, 2022. [DOI:10.1109/TNNLS.2022.3145975]
28. [28] Z. Yang and H. Sugiura, "Robust nonlinear control of a three-tank system using finite-time disturbance observers," Control Engineering Practice, vol. 84, no. 1, pp. 63-71, 2019. [DOI:10.1016/j.conengprac.2018.11.013]
29. [29] M. Basin, "Finite- and fixed-time convergent algorithms: Design and convergence time estimation," Annual Reviews in Control, vol. 48, no. 1, pp. 209-221, 2019. [DOI:10.1016/j.arcontrol.2019.05.007]
30. [30] A. Abooee, M. Hayeri Mehrizi, M. M. Arefi, and S. Yin, "Finite-time sliding mode control for a 3-DOF fully actuated autonomous surface vehicle," Transactions of the Institute of Measurement and Control, vol. 43, no. 2, pp. 371-389, 2021. [DOI:10.1177/0142331220957516]
31. [31] J. Yu, P. Shi, and L. Zhao, "Finite-time command filtered backstepping control for a class of nonlinear systems," Automatica, vol. 92, no. 1, pp. 173-180, 2018. [DOI:10.1016/j.automatica.2018.03.033]
32. [32] L. Sun, M. Li, M. Wang, W. Yin, N. Sun, and J. Liu, "Continuous finite-time output torque control approach for series elastic actuator," Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 139, no. 1, pp. 105853(1-12), 2020. [DOI:10.1016/j.ymssp.2018.12.031]
33. [33] K. Mei, L. Ma, R. He, and S. Ding, "Finite-time controller design of multiple integrator nonlinear systems with input saturation," Applied Mathematics and Computation, vol. 372, no. 1, pp. 1-16, 2020. [DOI:10.1016/j.amc.2019.124986]
34. [34] A. Abooee, M. M. Arefi, F. Sedghi, and V. Abootalebi, "Three robust nonlinear control schemes for finite-time tracking problem of a 5-DOF upper-limb exoskeleton robot," International Journal of Control, vol. 92, no. 9, pp. 2178-2193, 2019. [DOI:10.1080/00207179.2018.1430379]
35. [35] F. Sedghi, M. M. Arefi, A. Abooee, and O. Kaynak, "Adaptive robust finite-time nonlinear control of a typical autonomous underwater vehicle with saturated inputs and uncertainties," IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 26, no. 5, pp. 2517-2527, 2021. [DOI:10.1109/TMECH.2020.3041613]
36. [36] X. Tang, D. Zhai, and X. Li, "Adaptive fault-tolerance control based finite-time backstepping for hypersonic flight vehicle with full state constrains," Information Sciences, vol. 507, no. 1, pp. 53-66, 2020. [DOI:10.1016/j.ins.2019.08.012]
37. [37] Z. Y. Sun, C. Q. Zhou, C. C. Chen, and Q. Meng, "Fast finite-time adaptive stabilization of high-order uncertain nonlinear systems with output constraint and zero dynamics," Information Sciences, vol. 514, no. 1, pp. 571-586, 2020. [DOI:10.1016/j.ins.2019.11.006]
38. [38] Y. Guo, J. H. Guo, X. Liu, A. J. Li, and C. Q. Wang, "Finite-time blended control for air-to-air missile with lateral thrusters and aerodynamic surfaces," Aerospace Science and Technology, vol. 97, no. 1, pp. 105638 (1-7), 2020. [DOI:10.1016/j.ast.2019.105638]
39. [39] H. Li, S. Zhao, W. He, and R. Lu, "Adaptive finite-time tracking control of full state constrained nonlinear systems with dead-zone," Automatica, vol. 100, no. 1, pp. 99-107, 2019. [DOI:10.1016/j.automatica.2018.10.030]
40. [40] S. P. Bhat and D. S. Bernstein, "Continuous finite-time stabilization of the translational and rotational double integrators," IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 43, no. 5, pp. 678-682, 1998. [DOI:10.1109/9.668834]
41. [41] A. Zaidi, K. Dahech, and T. Damak, "Maximum power point tracking of photovoltaic systems based on fast terminal sliding mode controller," International Journal of Renewable Energy Research, vol. 6, no. 4, pp. 1435-1445, 2016.
42. [42] A. K. Podder, M. Habibullah, N. K. Roy, and H. R. Pota, "A chronological review of prospects of solar photovoltaic systems in Bangladesh: Feasibility study analysis, policies, barriers, and recommendations," IET Renewable Power Generation, vol. 15, no. 10, pp. 2109-2132, 2021. [DOI:10.1049/rpg2.12165]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله کنترل می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2024 CC BY-NC 4.0 | Journal of Control

Designed & Developed by : Yektaweb