發(fā)布時間：2018/7/2 14:29:11 來源：本站
本文就主要依據(jù)一個試驗實例來進行了探究，并有效的將蓄電池的充電狀態(tài)和充電的參數(shù)相結(jié)合，從而有效的提升蓄電池的應用壽命。同時，有效的保障模糊控制與PID控制的連接，使得控制直流電壓能夠得到良好的輸出，這樣就可以構(gòu)建出相應的Fuzzy/PID控制系統(tǒng)，將其與原有的控制系統(tǒng)進行區(qū)別，新構(gòu)建的這一控制系統(tǒng)，無論是在響應超調(diào)量上，還是在反應速率上，均有著明顯的優(yōu)勢，而且架構(gòu)簡單，安全性較高，因此，在太陽能路燈中得到了廣泛的應用。
1.1 太陽能路燈中包含的硬件部分。在太陽能路燈中，所包含的部分有太陽能光電池構(gòu)件、蓄電池、控制器以及照明設備等，其系統(tǒng)連接情況主要為天陽能電池連接在模糊控制器上，而模糊控制器則連接在LED燈具上，同時模糊控制器與蓄電池之間相互連接。
1.2 模糊控制器構(gòu)成。從上述的分析中就可以看出，在路燈智能控制器中，核心元件就是模糊控制器，在對路燈智能控制器進行設計的過程中，需要合理的針對模糊控制器進行設計，這樣才能夠使得路燈智能控制器發(fā)揮出其實際的效用。而模糊控制器屬于模糊控制單元中的重要構(gòu)件，其起到的主要作用就是能夠有效的針對蓄電池的充放電過程進行掌控。在充電的時候，可以針對太陽能電池板具有的電能進行合理的檢測，同時采取相應的策略有效的實現(xiàn)對蓄電池的模糊控制，從而達到高效充電的目的。另外，模糊控制單元還可以有效的針對蓄電池的充電情況進行精確的監(jiān)測，直到順利的完成蓄電池的充電作業(yè)。在完成對蓄電池的充電后，需要針對太陽能電板上的電能進行有效的釋放，簡稱為放電。在進行放電處理的時候，需要將蓄電池中剩余的電能均完全的釋放，然后將釋放的電能傳送給LED燈具，從而輔助路燈發(fā)光，進而滿足照明的需求。
2.1 雙標三階段浮充法。所謂的雙標三階段浮充法主要指代的就是依據(jù)太陽能這種可再生資源所具有的特性，來進行的蓄電池充電過程的一種模型構(gòu)建方法。在雙標三階段浮充法中，三階段主要指代的就是浮充電壓的準確值，應用Vf來表示，同時也指代的是過標準的開路電壓，利用Voc來表示。根據(jù)這一方法，可以將充電的過程劃分為以下幾個階段：
第一階段:當蓄電池兩端電壓小于過標準開路電壓Voc時，系統(tǒng)將用能夠獲得的最大的電流值為蓄電池允電，直至其電壓值達到Voc。此階段的允電程度能夠達到70%-90%。
第二階段:在這個階段中，必須將蓄電池的允電電壓值恒定在Voc，并且要一直持續(xù)到允電率為Ioct時，才能進行第三階段的允電。完成第二個階段過程后，蓄電池的充電程度接近100%。
第三階段:蓄電池的允電電壓值恒定為Vf,口的是維持蓄電池的電壓狀態(tài)。此階段的Vf必須精確，否則會大大降低蓄電池使用壽命。
2.2 太陽能路燈充電模糊規(guī)則建立
2.2.1 蓄電池電壓模糊化處理。確定電壓值的范圍為[0,Vmax](其中Vmax在歸一化之后的值為1)，在此范圍內(nèi)定義模糊集
為四邊形隸屬度函數(shù)。
2.2.2 充電電流模糊化處理。確定電流值的范圍為[0,Imax](其中Imax在歸一化之后的值為1)，在此范圍內(nèi)定義模糊集
為高斯隸屬度函數(shù)。
2.3 蓄電池放電Fuzzy/PID控制算法建立。簡化模糊系統(tǒng)的輸入輸出變量為:輸入壓差VE，輸入電壓變化率Rate,輸出電壓、電流的模糊閩控量Valve。
圖1 高斯隸屬度函數(shù)仿真結(jié)果
圖2 三角隸屬度函數(shù)仿真結(jié)果
2.3.1 輸入變量。2.3.1.1將LED燈組負載的實時電壓值與整個系統(tǒng)標定電壓值之差作為輸入壓差VE，其隸屬函數(shù)的模糊子集是:{low,okay, high}，選用高斯隸屬度函數(shù)。2.3.1.2 LED燈組負載輸入電壓值的實時變化率Rate，其隸屬函數(shù)模糊子集是:{negative,nonepositive}，選用高斯隸屬度函數(shù)。
2.3.2 輸出變量。Valve控制著nc/nc轉(zhuǎn)換電路的占空比與MOSFET開關電路，其隸屬函數(shù)的模糊子集是:{decrease-fast，decrease-s1ow，no-change，in-crease-slow,increase-fast，選用三角形隸屬度函數(shù)。
3.1 仿真實驗中控制系統(tǒng)隸屬度函數(shù)的實驗結(jié)果。從圖1和圖2中可以明顯的總結(jié)出仿真實驗的結(jié)果。
在上圖中，圖1主要反映出了輸入的模糊變量的具體隸屬度函數(shù)仿真實驗結(jié)果數(shù)據(jù)。而圖2則主要反映出了輸出模糊變量的具體隸屬度函數(shù)仿真實驗結(jié)果數(shù)據(jù)。
3.2 系統(tǒng)階躍響應分析。根據(jù)上述的仿真實驗結(jié)果就可以了解到，F(xiàn)uzzy/PID控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，其有效的融合了各個方面的優(yōu)勢，尤其是既定的PID控制以及模糊控制等，其有效的表現(xiàn)出了兩者所具備的階躍響應的優(yōu)點。相較于既定的PID控制來說，新型的Fuzzy/PID控制在響應上的超調(diào)量相對更小，而在反應速度上則相對較為敏捷，有效的確保了蓄電池可以應用恒流進行控制。
在目前的LED控制燈具的電能輸出中，模糊控制有效的與既有的PID控制聯(lián)結(jié)在一起，從而衍生出新型的Fuzzy/PID控制系統(tǒng)。根據(jù)本文的仿真實驗的結(jié)果可以判定得出，在充電隸屬度函數(shù)確保精確，并且綜合階躍相應較強的情況下，則Fuzzy/PID控制系統(tǒng)則響應的超調(diào)量將相對較少，而且在反應時間上也會較快，從而可以以恒流來對LED燈具進行控制，在很大程度上滿足了太陽能路燈控制系統(tǒng)的需求，因此，適宜應用到太陽能路燈控制系統(tǒng)中。
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