Development of a multi-axis closed-loop solar radiation tracking system by the fuzzy logic
Bulanık mantığı kullanılarak kapalı döngü çok eksenli güneş ışınımı takip sisteminin geliştirilmesi
- Tez No: 856048
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH KORKMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Güneş panelleri kullanan enerji üretiminin sistemlerinin verimliliğinin artırılmasını amaçlayan bu çalışmada, ışınları engelleyebilecek potansiyel engelleri dikkate alarak, güneş ışınımının kullanımının maksimizasyonunu sağlamak için, akıllı bir güneş takip sisteminin planlanması, tasarlanması ve uygulanması gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, akıllı güneş takip sistemi konseptiyle uyumlu, azimut açısını belirleme ihtiyacını ortadan kaldıran denetim ve dış iskelet yapısı seçilmiş ve sistemin güneş ışıklarını dik almasını sağlamaya odaklanılmıştır. Dış iskelet, 360° yatay harekete ve 180° dikey harekete imkan verecek şekilde birbirine bağlı iki bileşenle tasarlanmıştır; böylece optimum izleme ve doğru takip başarımı sağlanmıştır. Gerçekleştirilen bu tasarımın hareket tahriki, döner eksen için DC motor, yatay ve dikey eksenler için servo motorlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kısmi gölgeler de dahil olmak üzere engellerin etkili bir şekilde üstesinden gelmek ve sensörlerden biri arızalansa bile doğru izlemeyi sürdürmek için sekiz LDR sensörü kullanılmıştır. Bu sensörlerden alınan veriler, geliştirilen bir matematik model ve bulanık tabanlı bir denetim algoritmasına dayalı olarak kontrol edilmektedir. Sensör verilerini işlemek ve eksenel hareketi sağlayan motorları yönetmek için kontrolör seçiminde, bulanık mantık algoritması kullanan ve göreceli değerleri ve bileşenleri işlemedeki doğruluğuyla ve düşük maliyeti ile bilinen Arduino tabanlı bir denetleyici seçilmiştir. Bulanık mantık denetleyici, sistemin tüm elemanlarının kontrol edilmesinden, yönlendirilmesinden ve panellerin doğrudan güneş ışığını optimum şekilde alacak şekilde hareket ettirilmesi için gereken sürenin belirlenmesinden sorumludur. 524 satırlık programlamadan oluşan bulanık mantık algoritması, kısmi gölge ve hatalı LDR sensörü gibi zorlukları etkili bir şekilde ele iv alırken doğru ve en iyi sonuçları elde etmek için kapsamlı talimatlar, girişler ve kontrol mekanizmaları içerir. Hareket, ışınım, sıcaklık gibi veriler bir kayıt modülü (SD kart) kullanılarak, sistem verimliliğini kontrol etmek ve güvenlik açıklarını belirlemek için istenildiği zaman erişilebilen bir hafıza kartında saklanmaktadır. Dneysel sonuçlar, 8 LDR sensörü kullanmanın, güneş ışınımının kaynağını doğru bir şekilde ayarlamanın ve istenen hedefe ulaşmak için en iyi açıları seçmenin yanı sıra, sistemin karşılaştığı tüm engellerin aşılmasını sağladığını göstermiştir. Bununla birlikte, hem DC hem de servo motorların kullanılması bu çalışmada karşılaşılan temel engellerin aşılmasında önemli bir rol oynamıştır. Spesifik olarak, güneş ışıklarına dik olan optimal açının belirlenmesini kolaylaştırmış, azimut açısı gerekliliğini ve en uygun başlangıç açısının tespiti gibi işlemleri ortadan kaldırmıştır. Gerçekleştirilen bu system ile, geleneksel takip sistemlerinin verim avantajları avantajları ile yapay zekanın takip sürecine entegrasyonunun bir birleşimi olarak kategorize edilebilir.
Özet (Çeviri)
This thesis research aims to optimize the utilization of solar radiation by employing solar cells and addressing any potential barriers that may impede the efficiency of power generation. Hence, it was imperative to consider the planning, design, and implementation of an intelligent system capable of fulfilling this requirement. Consequently, we opted for an external structure that aligns with the concept of a smart tracking system, eliminating the need to determine the azimuth angle. Instead, the focus is on ensuring the system remains perpendicular to the source of solar radiation. The external structure was designed with two interconnected components to enable a 360° horizontal movement and a 180° vertical movement, ensuring optimal tracking and precise outcomes. This design incorporates two motors (DC and servo) and utilizes eight LDR sensors to effectively overcome obstacles, including partial shading, and maintain accurate tracking even if one of the sensors malfunctions. These sensors operate based on a unique mathematical and programming algorithm. An optimal control device for managing these motors and sensors is the Arduino, which utilizes the fuzzy logic algorithm and is known for its precision in handling relative values and components. The fuzzy logic controller will be responsible for controlling and directing all elements of the system and determining the time to move the panels so that they face direct sunlight. The fuzzy logic algorithm, consisting of 524 lines of programming, incorporates comprehensive instructions, inputs, and control mechanisms to achieve precise and optimal outcomes while effectively addressing challenges such as partial shade and the malfunction of an LDR sensor. Data was collected by using a recording unit (SD card) and storing it on a memory card, which may be accessed at any time, to ii verify the system's efficiency and identify weak points. The practical results showed that the use of 8 LDR sensors enabled us to overcome all the obstacles facing the system, in addition, to accurately aligning the solar radiation source and choosing the best angles to reach the desired target. Moreover, the utilization of both DC and servo motors played a crucial role in surmounting the primary obstacles encountered in this study. Specifically, it facilitated the identification of the optimal angle that is perpendicular to the radiation source, eliminating the necessity for the azimuth angle and the most favorable starting angle. This system can be categorized as a fusion of the advantages of conventional tracking systems and the integration of artificial intelligence into the tracking process in this research.
Benzer Tezler
- Modelling longitudinal motion of an electric vehicle and wheel slip control through NN based uncertainty prediction
Elektrikli aracın boyuna hareketinin modellenmesi ve yapay sinir ağı tabanlı belirsizlik kestirimli tekerlek kayma kontrolü
DUYGU ÖZYILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Ankara kent imgesi üretimi: Gökdelen ve Atakule
The production of Ankara city image: Gokdelen and Atakule
CEREN TONKAL
- Konsol kirişlerde büyük sehim oluşumu, tek ve çok katmanlı modelleme
Large deflections of cantilever beams, single and multi layered modelling
FATİH TEMİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMAL BAYKARA
- İki-elemanlı bir profil sisteminde yüksek basınç gradyantlı flap üstü akım alanının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SERHAT AYDOĞAN
- Kent otellerinin güncel tasarım kriterleri
Current design criterias of city hotels
ELİF AKÇAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜLYA ARI