nghiên cứu ứng dụng đại số gia tử để điều khiển hệ thống gương mặt trời

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI 23. TRẦN HỮU CHÂU GIANG THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI Ngành : TỰ ĐỘNG HOÁ Mã số :23. Học viên : TRẦN HỮU CHÂU GIANG Ngƣời HD Khoa học : PGS.TS. NGUYỄN HỮU CÔNG THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii ĐẠ I HỌ C THÁ I NGUYÊN TRƢỜ NG ĐẠ I HỌ C KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc  LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI Học viên : TRẦN HỮU CHÂU GIANG Lớp : K11 - TĐH Ngƣời HD khoa học : PGS. TS NGUYỄN HỮU CÔNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS. TS NGUYỄN HỮU CÔNG Học viên TRẦN HỮU CHÂU GIANG Ban giám hiệu Khoa Sau Đại học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trì nh ng hiên cƣ́ u củ a tôi . Các kết qu , số liệ u nêu trong luậ n văn là trung thƣ̣ c và chƣa tƣ̀ ng đƣợ c công bố trong bấ t kỳ công trì nh nào khác. Tc giả luận văn Trần Hữu Châu Giang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜ I CẢ M ƠN Tác gi chân thành cm ơn s hƣớng dẫn tận tnh ca PGS .TS Nguyễ n Hữu Công trong suố t quá trì nh hoà n thà nh luậ n văn nà y. Tác gi xin chân thàn h cả m ơn sƣ̣ giú p đỡ củ a cá c thầ y cô giá o Khoa Điện tử, Khoa Điện trƣờ ng Đạ i họ c Kỹ thuật Công nghiệp Thá i Nguyên đã tạ o điề u kiệ n gip đ tận tnh trong việc nghiên cu đề tài. Cuố i cù ng tá c giả xin chân thà nh cả m ơn sƣ̣ giú p đỡ củ a Ban giá m hiệ u , Khoa Sau Đại học trƣờ ng Đạ i họ c Kỹ thuật Công nghiệp Thá i Nguyên đã cho phé p và tạo điều kiện thuận li để tác gi hoàn thành bn luận văn này. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan i Lời cm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt vii Danh mục các bng viii Danh mục các hnh vẽ, đồ thị ix Mở đầu 1 Chƣơng 1: Năng lƣợng mặt trời và một số ứng dụng thực tế 4 1.1. Nguồn năng lƣng mặt trời 4 1.2. Đặc điểm ca năng lƣng mặt trời trên bề mặt qu đất 5 1.3. Các thành phần ca bc xạ mặt trời 6 1.4. Hiệu ng nhà kính và bộ thu phẳng 6 1.4.1. Hiệu ng nhà kính 6 1.4.2. Bộ thu năng lƣng mặt trời phẳng 7 1.5. Một số ng dụng năng lƣng mặt trời 8 1.5.1. Sn xuất nƣớc nóng bằng NLMT 8 1.5.1.1. Hệ thống sn xuất nƣớc nóng đối lƣu t nhiên 9 1.5.1.2. Hệ thống sn xuất nƣớc nóng đối lƣu cƣng bc 11 1.5.2. Sấy bằng NLMT 12 1.5.2.1 Hệ thống sấy đối lƣu t nhiên 12 1.5.2.2. Hệ thống sấy đối lƣu cƣng bc 14 1.5.3. Chƣng lọc nƣớc bằng NLMT 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 1.5.4. Bếp mặt trời 16 1.5.4.1. Bếp mặt trời kiểu hiệu ng nhà kính 17 1.5.4.2. Bếp mặt trời hội tụ 17 1.5.5. Sƣởi ấm nhà cửa, chuồng trại 18 1.5.6. Pin mặt trời 20 1.6. Kết luận chƣơng 1 26 Chƣơng 2: Tổng quan về hệ thống gƣơng mặt trời 27 2.1.Giới thiệu hệ thống thu năng lƣng mặt trời dùng máng phn xạ cong 27 2.2. Một số mô hnh điều khiển gƣơng mặt trời 29 2.2.1. Mô hnh điều khiển tỷ lệ cố định 29 2.2.2. Mô hnh điều khiển PSA 31 2.2.3. Mô hnh điều khiển thông minh 33 2.3. Kết luận chƣơng 2 34 Chƣơng 3: Giới thiệu về đại số gia tử 35 3.1. Bộ điều khiển mờ cơ bn 36 3.1.1. Mờ hoá 37 3.1.2. Sử dụng luật hp thành 38 3.1.3. Sử dụng các toán tử mờ - khối luật mờ 38 3.1.4. Gii mờ 39 3.1.5. Nguyên lý điều khiển mờ 40 3.1.6. Nguyên tắc thiết kế bộ điều khiển mờ 42 3.1.6.1. Định nghĩa các biến vào/ra 43 3.1.6.2. Xác định tập mờ 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 3.1.6.3. Xây dng các luật điều khiển 44 3.1.6.4. Chọn thiết bị hp thành 44 3.1.6.5. Chọn nguyên lý gii mờ 45 3.1.6.6. Tối ƣu 45 3.2. Đại số gia tử 45 3.2.1. Độ đo tính mờ ca các giá trị ngôn ngữ 47 3.2.2. Hàm định lƣng ngữ nghĩa 50 3.2.3. Đại số gia tử tuyến tính đầy đ 51 3.3. Điều khiển sử dụng đại số gia tử 54 3.4. Kết luận chƣơng 3 56 Chƣơng 4: Thiết kế bộ điều khiển gƣơng mặt trời theo phƣơng php đại số gia tử 57 4.1. Mô hình toán học ca hệ thống 57 4.1.1. Sensor cà chuẩn hóa tín hiệu 57 4.1.2. Cơ cấu chấp hành 58 4.2. Thiết kế hệ thống 60 4.2.1. Sử dụng bộ điều khiển mờ 60 4.2.1.1. Định nghĩa các biến vào ra 60 4.2.1.2. Định nghĩa tập mờ (giá trị ngôn ngữ) cho các biến vào ra 61 4.2.1.3. Xây dng các luật điều khiển 64 4.2.2.4. Chọn thiết bị hp thành và nguyên lý gii mờ 65 4.2.2.5. Sơ đồ và kết qu mô phỏng 67 4.2.3. Sử dụng bộ điều khiển Đại số gia tử 68 4.2.3.1. Thiết kế bộ điều khiển Đại số gia tử có = 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi 4.2.3.2. Sử dụng bộ điều khiển Đại số gia tử với  73 4.2.3.3. Sơ đồ mô phỏng 2 bộ điều khiển DSGT 79 4.3. Kết qu mô phỏng và so sánh 3 bộ điều khiển: Fuzzy, ĐSGT (=) và ĐSGT 1 () 81 4.3.1. Khi chƣa có nhiễu phụ ti 81 4.3.2. Khi có nhiễu phụ ti 84 4.3. Kết luận chƣơng 4 87 4.4. Kết luận, kiến nghị và hƣớng nghiên cu tiếp theo 89 4.4.1. Kết luận 89 4.4.2. Kiến nghị và hƣớng nghiên cu tiếp theo 89 Tài liệu tham kho 90 Phụ lục a-d Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Cc ký hiệu:  Tổng độ đo tính mờ ca các gia tử âm  Tổng độ đo tính mờ ca các gia tử dƣơng  Giá trị định lƣng ca phần tử trung hòa AX Đại số gia tử AX Đại số gia tử tuyến tính đầy đ W Phần tử trung hòa trong đại số gia tử Cc chữ viết tắt: NLMT Năng lƣng mặt trời BXMT Bc xạ mặt trời PMT Pin mặt trời ĐLNN Định lƣng ngữ nghĩa ĐSGT Đại số gia tử FAM Fuzzy Associative Memory FLC Fuzzy Logic Control HAC Hedge Algebras-based Controller LLXX Lập luận xấp xỉ opHAC Optimal Parameters of Hedge Algebras-based Controller PLC Plausible Control SAM Semantic Associative Memory SFC Simple Fuzzy Control [...]... trũn xoay, ng kớnh 1000 1200 mm S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 18 1 2 4 3 5 6 1 Các tia mặt trời tới 2 Các tia mặt trời phản xạ từ gng 3 Gng phản xạ hình cầu hay parabol 4 5 Nồi nấu 6 Khung giữ bếp có thể điều chỉnh cho gng cầu hng về mặt trời Hỡnh 1.14- Bp NLMT hi t Cỏc tia mt tri khi gp gng s hi t ti tiờu im, nhit cú th lờn n 200 250oC Ti tiờu im ny ngi ta t... khỏc, cú khi rt xa n, nờn giỏ rt cao Ngi ta cng cú th dựng nc ma, nhng khụng phai thi gian no cng cú cỏc khu vc ny, giai quyt mt phn khú khn v nc, ngi ta cú th xõy dng v s dng cỏc h thng chng lc nc bng NLMT n gian nhng khỏ hiu qua Hinh 1.11 v 1.12 l s cua mt vi kiu h thng san xut nc ngt bng NLMT Các tia bức xạ mặt trời Nc ngng t máng thu nc ngọt Thủy tinh, kính Hi nc ống lấy nc ngọt Nc lợ hay nc mặn... khin i s gia t = 72 4.18 ỏp ng cua b iu khin i s gia t = 73 4.19 Hm liờn thuc u vo Ch (DSGT 1) 73 4.20 Hm liờn thuc u vo dCh (DSGT 1) 73 4.21 Hm liờn thuc u vo U (DSGT 1) 74 4.22 Chuyn tuyn tớnh cho cỏc bin Ch, dCh, U (DSGT 1) 77 4.23 ng cong ng ngha trung binh (DSGT 1) 78 4.24 S mụ phng b iu khin i s gia t 1 () 78 4.25 ỏp ng cua b iu khin i s gia t 1() 79 4.26 S mụ phng 2 b iu khin i s gia t 79... ngh tri thc, giai thut di truyn, Nhng cụng ngh ny phai giai quyt vi mt mc no ú nhng vn cũn ng trong iu khin thụng minh hin nay, ú l hng x lý ti u tri thc chuyờn gia Tri thc chuyờn gia l kt qua rut ra t quỏ trinh t chc thụng tin phc tp, a cp, a cu truc, a chiu nhm ỏnh giỏ v nhn thc c (cng chớnh xỏc cng tt) th gii khỏch quan Tri thc chuyờn gia c th hin di dng cỏc lut mang tớnh kinh nghim, cỏc lut... nờn san phm phi thng b cong vờnh, i mu, i mựi v, cht lng san phm b giam ỏng k sau khi phi sy Ngoi ra, khi phi nụng san, thu san, theo phng phỏp núi trờn cũn b hao ht do chut, cụn trựng, gia suc, gia cm phỏ hoi Vi vy ngi ta ó nghiờn cu v thit k cỏc h sy hin i hn, khc phc c cỏc nhc im ó núi trờn Núi chung quỏ trinh sy l quỏ trinh lm giam m trong san phm n mt gii hn m an ton no ú ph thuc vo loi san... bỏn dn pn (4) gia lp vt liu Si loi n (lp (3) v lp vt liu Si loi p (lp (5) Lp bỏn dn loi n (3) khỏ mng, dy khoang vi chc m (m = 1 phn triu một) cho ỏnh sỏng cú th xuyờn vo sõu trong cỏc lp cht bỏn dn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 21 ánh sáng mặt trời 2 1 3 4 7 5 6 Lớp chất chống phản xạ ánh sáng Lớp bán dẫn p_Si Điện cực di 7 Bóng đèn Điện cực li mặt trên 3 Lớp... bi cỏc khỏi nim ny Mt vn t ra l liu cú th a lý thuyt i s gia t vi tớnh u vit v suy lun xp x so vi cỏc lý thuyt khỏc vo bi toỏn iu khin v liu s cú c s thnh cụng nh cỏc lý thuyt khỏc ó cú hay khụng? Lun vn ny cho thy rng cú th s dng cụng c i s gia t cho nhiu lnh vc cụng ngh khỏc nhau v mt trong nhng s ú l cụng ngh iu khin trờn c s tri thc chuyờn gia Phn ni dung cua ban lun vn gm 4 chng: Chng 1: Nng lng... tri thc chuyờn gia Phn ni dung cua ban lun vn gm 4 chng: Chng 1: Nng lng mt tri v mt s ng dng thc t Chng 2: Tng quan v h thng gng mt tri Chng 3: Gii thiu v i s gia t Chng 4: Thit k b iu khin gng mt tri theo phng phỏp i s gia t Do trinh v thi gian hn ch, em rt mong nhn c nhng ý kin gúp ý cua cỏc thy giỏo, cụ giỏo v cỏc ý kin úng gúp cua ng nghip c bit, em xin chõn thnh cam n s hng dn tn tinh cua PGS.TS... ngi ta s dng h thng dựng i lu cng bc Hinh 1.7 l s h thng san xut nc núng bng NLMT theo nguyờn lý i lu cng bc 5 Nc núng mặ t tr ời T1 áng 2 Tia s T2 1 4 6 Nc lnh 3 1 Bộ thu 4 Thiết bị điều khiển bơm 2 Bình chứa 5 ống điều hòa áp suất 3 Máy bơm 6 B un nc d phũng Hỡnh 1.7- H sn xut nc núng bng NLMT i lu cng bc H thng i lu cng bc ch khỏc h i lu t nhiờn l cú thờm mt mỏy bm (3) Nc b bm cng bc chay qua b... trờn ca cỏc mt ng lng, ng quc l, Di tỏc dng cua nng v giú, m trong san phm sy bay hi v do ú m trong san phm giam dn cho n khi t giỏ tr gii hn di, vớ d 13%, thi san phm c xem l ó khụ Kiu sy nh th ngi ta gi l phi sy c truyn u im cua kiu phi sy ny l n gian, r tin, cú th phi sy mi ni, mi thi gian Tuy nhiờn phi sy c truyn cú nhiu nhc im ú l ph thuc rt nhiu vo thi tit Cn phai cú ngi canh gỏc vic phi phũng . điều khiển Đại số gia tử 1 () 78 4.25 Đáp ng ca bộ điều khiển Đại số gia tử 1() 79 4.26 Sơ đồ mô phỏng 2 bộ điều khiển Đại số gia tử 79 4.27 Đáp ng ca 2 bộ điều khiển Đại số. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƢƠNG MẶT TRỜI 23. TRẦN HỮU CHÂU GIANG THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại. các gia tử âm  Tổng độ đo tính mờ ca các gia tử dƣơng  Giá trị định lƣng ca phần tử trung hòa AX Đại số gia tử AX Đại số gia tử tuyến tính đầy đ W Phần tử trung hòa trong đại số gia