Ngô Kiên Trung v cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 68(6): 60 - 64
60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI
BẰNG ĐẠI SỐ GIA TỬ

Ngô Kiên Trung
*
, Nguyễn Tiến Duy, Chu Minh Hà, Dƣơng Quốc Tuấn
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Bài báo đƣa ra một phƣơng pháp điều khiển
mới nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình
thu nhiệt từ năng lƣợng mặt trời. Đây là một
thuật toán điều khiển mờ mới thiết kế bộ
điều khiển sử dụng đại số gia tử, áp dụng
nhằm khắc phục một số vấn đề của điều
khiển mờ. Công việc ở đây là đánh giá mức
gia tăng nhiệt độ của chất lỏng khi nó chảy
qua ống dẫn của bộ thu năng lƣợng khi mặt
trời chiếu trực tiếp vào bộ thu. Điều khiển
chính xác bộ thu nhằm tối đa hoá hiệu suất
về nhiệt của hệ thống thu năng lƣợng mặt
trời. Ngoài việc đƣa ra giải pháp điều khiển,
bài báo còn giới thiệu một công cụ tính toán
mềm mới đơn giản và có khả năng tính toán
với độ chính xác cao hơn dựa trên miền định
lƣợng ngôn ngữ.
Từ khóa: Năng lượng mặt trời, bộ điều

này với cƣờng độ gấp 30-60 lần. Năng lƣợng tập
trung đun nóng một chất lỏng truyền nhiệt,
thƣờng là dầu, chảy qua đƣờng ống. Bộ thu
nhiệt đƣợc đặt phía trên máng theo hƣớng
đông-tây xoay theo mặt trời để tập trung đƣợc
tốt nhất nhiệt năng từ các ống thu.

Hình 1. Hệ thống gƣơng mặt trời

Hình 2. Quay gƣơng theo bƣớc cố định
Hiệu suất của bộ thu quang học là hàm của 5 hệ
số: độ phản xạ bề mặt gƣơng, độ trong suốt lớp
phủ bề mặt gƣơng, hệ số hấp thu về nhiệt, độ
lệch góc tới và hệ số chặn:
ηo = ƒ(ρ, τ, α, K, γ) (1)
Trong điều kiện bình thƣờng góc tới (K=1) do
đó:
ηo = [τ α ρ] γ (2)
Các hệ số τ, α, ρ là các thuộc tính vật lý của từng
loại vật liệu làm nên bộ thu do vậy chúng bằng
const. Hệ số chặn γ (là không đổi đối với sự thay
đổi của bức xạ ánh sáng và nhiệt độ chất lỏng) là
Ngô Kiên Trung v cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 68(6): 60 - 64
61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hàm của các tham số về mặt hình học cũng nhƣ
là thông số về độ sai lệch. Những sai lệch này sẽ
gia tăng trong suốt quá trình xây dựng và vận

jd=[1461 {y+4800 (m - 14)/12}]/4
+ (367 [m-2-12 {(m-14)/12}])/12-
(3 [{y+4900+(m-14)/12}/100]))/4+
d-32075-0.5+hour/24.0



(3)
n=jd-2451545.0

(4)

=2.1429-0.0010394594 n



(5)
L=4.8950630+0.017202791698 n
(6)
g=6.2400600+0.0172019699 n 
(7)
l=L+0.03341607 sin(g)+0.00034894
sin(2g)-0.0001134-0.0000203 sin( )



(8)
-9
ep=0.4090928-6.2140 10 n
+0.0000396 cos ( )



(15)
1
sin( )
tan
tan( ) os( )-sin( )cos( )c










(16)
sin( )
z
EarthMeanRadius
Parallax X
AstronomecalUnit


(17)
tz
Parallax




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

(SQM: Semantic Quantifying Mapping) nhƣ
sau:

Hình 4. Sơ đồ điều khiển sử dụng HA
Thiết kế bộ điều khiển sử dụng HA
Mô hình điều khiển này đƣợc dựa trên nền tảng
với ba đầu vào là vị trí gƣơng (trough), nhiệt độ
cửa chất lỏng, tốc độ gió. Ba biến đầu vào là
chất lỏng nhiệt độ, gió và một biến đầu ra tốc độ
động cơ.
Các biến ngôn ngữ đƣợc xây dựng từ các biến
của đối tƣợng gồm:
- Tốc độ gió: WIND_SPEED = [0 đến
100]
- Vị trí của máng phản xạ: ENCODER =
[-100 đến 100]
- Nhiệt độ chất lỏng: FLUITD_TEMP =
[0 đến 100]
- Tốc độ động cơ truyền động: DRIVE =
[-100 đến 100]

Hình 5. Mô hình hệ thống 3 đầu vào, 1 đầu ra
Luật điều khiển xây dựng trên cơ sở:
- Dữ liệu WIND_SPEED lấy từ phong
tốc kế.
- Dữ liệu lấy từ encoder vị trí máng phản
xạ.

= 0.5)

(Little) = 0.5 =

(h
-1
) ; (

= 0.5)
Nhƣ vậy :
fm(Less) =

= 0.5
fm(Great) = 1-fm(Less) = 1-0.5 = 0.5
fm(Cold) =

= 0.5
fm(Hot) = 1-fm(Cold) = 1-0.5 = 0.5
fm(Neg) =

= 0.5
fm(Pos) = 1-fm(Neg) = 1-0.5 = 0.5
fm(Slow) =

= 0.5
fm(Fast) = 1-fm(Slow) = 1-0.5 = 0.5
Ngô Kiên Trung v cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 68(6): 60 - 64
63

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

win-med med enc-neg rev-med
5
win-max cold enc-neg rev-slo
6
win-max hot enc-neg rev-med
7
win-zer cold enc-zer stop
8
win-zer med enc-zer rev-slo
9
win-zer hot enc-zer rev-med
10
win-med cold enc-zer fwd-slo
11
win-max med enc-zer fwd-slo
12
win-zer hot enc-pos fwd-slo
13
win-med cold enc-pos fwd-fas
14
win-
med
med enc-pos fwd-med
Xây dựng bảng các luật điều khiển ngữ nghĩa
định lƣợng tƣơng ứng nhƣ sau:
Bảng 2. Bảng định lƣợng ngữ nghĩa tƣơng ứng
Rule
No.
WIND_SPEED&FLUITD_
TEMP& ENCODER

giản và có khả năng điều khiển với độ chính xác
cao hơn so với phƣơng pháp điều khiển mờ vì có
rất ít các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lập
luận.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. P.Naidoo, T.I. van Niekerk, M. Brooks,
intelligent control & tracking of a parabolic trough
solar collector.
[2]. "Assessment of Parabolic Trough and Power
Tower Solar Technology Cost and Performance
Forecasts", Executive Summary (47 pages), Full
Report (344 pages), Sargent and Lundy LLC,
October 2003
[3]. J. D. Garrison, “A program for calculation of
solar energy collection by fixed and tracking
collectors” Sol. Energy, vol. 72, no. 4, pp. 241-255,
2002.
[4]. Nguyen Cat Ho, W. Wechler, Hedge algebra: An
algebraic approach to structures of sets of linguistic
truth values, Fuzzy sets and systems 35(1990) 281-
293
Ngô Kiên Trung v cs Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 68(6): 60 - 64
64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

[5]. Nguyen Cat Ho, W. Wechler, Extended algebra
and their application to fuzzy logic, Fuzzy sets and
systems 52 (1992) 259-281.