1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ ĐỂ
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI

Ngành:
TỰ ĐỘNG HÓA
Mã số:
Học viên: DƢƠNG VŨ NHẬT ĐỒNG
Ngƣời HD khoa học: PGS. TS NGUYỄN HỮU CÔNG

THÁI NGUYÊN – 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả
trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tác giả

Dương Vũ Nhật Đồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

LỜI CẢM ƠN
Luận văn đƣợc hoàn thành dƣới sự hƣớng dẫn tận tâm và nghiêm khắc
của PGS.TS Nguyễn Hữu Công. Lời đầu tiên, tác giả xin chân thành cảm ơn
Thầy đã tận tình hƣớng dẫn và cung cấp cho em những tài liệu để hoàn thành
luận văn này, cũng nhƣ việc truyền thụ những kinh nghiệm quý báu trong suốt
thời gian làm luận văn.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô Khoa Điện tử và Khoa Điện

Chƣơng I: Năng lƣợng mặt trời và một số úng dụng thực tế ................... 5
1.1. Nguồn năng lƣợng mặt trời ...................................................................... 5
1.2. Đặc điểm của năng lƣợng mặt trời trên bề mặt quả đất ........................... 6
1.3. Các thành phần của bức xạ mặt trời ......................................................... 7
1.4. Hiệu ứng nhà kính và bộ thu phẳng ......................................................... 8
1.4.1. Hiệu ứng nhà kính ................................................................................. 8
1.4.2.Bộ thu năng lƣợng mặt trời phẳng ........................................................ 9
1.5. Một số ứng dụng năng lƣợng mặt trời ................................................... 10
1.5.1. Sản xuất nƣớc nóng bằng NLMT ....................................................... 10
1.5.1.1. Hệ thống sản xuất nƣớc nóng đối lƣu tự nhiên ............................... 11
1.5.1.2. Hệ thống sản xuất nƣớc nóng đối lƣu cƣỡng bức ........................... 13
1.5.2. Sấy bằng NLMT .................................................................................. 15
1.5.2.1. Hệ thống sấy đối lƣu tự nhiên ......................................................... 16
1.5.2.2. Hệ thống sấy đối lƣu cƣỡng bức .................................................... 17
1.5.3. Chƣng lọc nƣớc bằng NLMT ............................................................. 19
1.5.4. Bếp mặt trời ......................................................................................... 20
1.5.4.1. Bếp mặt trời kiều hiệu ứng nhà kính ............................................... 20
1.5.4.2 Bếp mặt trời hội tụ ............................................................................ 21
1.5.5. Sƣởi ấm nhà cửa, chuồng trại.............................................................. 22
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

1.5.6. Pin mặt trời ......................................................................................... 24
1.5.6.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ....................................................... 25
1.5.6.2. Hệ thống nguồn điện pin mặt trời .................................................... 27
1.6. Kết luận .................................................................................................. 30


3.4.4. Chọn thiết bị hợp thành ....................................................................... 65
3.4.5.Chọn nguyên lý giải mờ ....................................................................... 65
3.4.6. Tối ƣu .................................................................................................. 65
3.5. Bộ điều khiển mờ lai PID....................................................................... 66
3.5.1. Giới thiệu chung .................................................................................. 66
3.5.2. Bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều khiển PID ...... 67.
3.6. Kết luận ................................................................................................. 70
Chƣơng VI: Xây dựng thuật toán điều khiển gƣơng mặt trời ............... 71
4.1. Mô hình cấu trúc toán học của hệ thống ................................................ 71
4.1.1 Mô hình cấu trúc của hệ thống gƣơng mặt trời .................................... 71
4.1.2 Mô hình toán học của hệ thống gƣơng mặt trời ................................... 71
4.2. Thiết kế hệ thống điều khiển .................................................................. 76
4.2.1. Sử dụng bộ điều khiển PID ................................................................. 76
4.2.2. Sử dụng bộ điều khiển mờ động ......................................................... 77
4.3. So sánh chất lƣợng khi dùng bộ điều khiển PID và Mờ ........................ 84
4.3.1. Kết quả mô phỏng của bộ điều khiển Mờ và PID sau khi thiết kế ..... 84
4.3.2. So sánh chất lƣợng của các bộ điều khiển khi thay đổi giá trị đặt ...... 86
4.3.3. So sánh chất lƣợng của bộ điều khiển PID và Mờ
khi có nhiễu phụ tải ....................................................................................... 87
4.3.4. Khi thay đổi các thông số động cơ. ..................................................... 89
4.3.4.1. Khi thay đổi giá trị điện cảm L ........................................................ 89
4.3.4.2. Khi thay đổi trị số của mô men quán tính J ..................................... 91
4.3.5. Kết luận chƣơng 4 ............................................................................... 93
Kết luận, kiến nghị và hƣớng nghiên cứu tiếp ........................................ 95
1. Kết luận ..................................................................................................... 95
2. Kiến nghị và hƣớng nghiên cứu tiếp theo ................................................ 95
Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 96

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Bộ biến đổi điện

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng
3.1
3.2
4.1
4.2

Tên gọi
Bảng tổng kết các tiêu chuẩn phẳng
Quy tắc xác định bộ điều chỉnh theo tiêu chuẩn đối xứng
Các trạng thái khác nhau của gƣơng mặt trời
Các luật điều khiển hợp thành

Trang
47
52
73
82

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình

Tên gọi

Trang

Phổ bức xạ mặt trời
Sự chuyển động xung quanh mặt trời và xung quanh trục riêng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7

12
13
14
17




7

1.9
1.10
1.11
1.12
1.13
1.14
1.15
1.16
1.17
1.18
1.19
1.20
1.21
2.1
2.2
2.3

Sơ đồ cấu tạo một pin mặt trời tinh thể Si
Sơ đồ cấu tạo PMT Si
Một mô đun PMT hoàn thiện (nhìn từ mặt trên
Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lƣới
Sơ đồ khối hệ nguồn điện mặt trời độc lập
Hệ thống thu năng lƣợng mặt trời dùng máng phản xạ cong
Hệ thống thu năng lƣợng mặt trời sử dụng các máng parabol
cong
Mô hình điều khiển tỷ lệ cố định
Mô hình điều khiển PSA
Mô hình điều khiển thông minh
Bộ điều khiển mờ cơ bản
Một bộ điều khiển mờ động
Hệ kín, phản hồi âm và bộ điều khiển mờ
Bộ điều khiển mờ PID
Cấu trúc của bộ điều khiển mờ lai
Mô hình bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều
khiển PID
Cấu trúc bên trong bộ chỉnh định mờ
Mô hình cấu trúc của hệ thống gƣơng mặt trời
Cấu trúc bộ phát hiện ánh sáng mặt trời
Đặc trƣng của động cơ một chiều
Sơ đồ mô phỏng của bộ điều khiển PID
Kết quả mô phỏng của bộ điều khiển PID
Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển mờ động
Định nghĩa các biến vào ra của bộ điều khiển mờ
Định nghĩa các tập mờ cho biến CH của bộ điều khiển mờ
Định nghĩa các tập mờ cho biến dCH của bộ điều khiển mờ
Định nghĩa các tập mờ cho biến U của bộ điều khiển mờ
Xây dựng các luật điều khiển cho bộ điều khiển mờ

73
76
77
77
78
80
80
81
82
83




data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....





data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....