بهبود عملكرد و صرفه‌جويي انرژي با بهينه‌سازي از طريق الگوريتم رقابت استعماري در سيستم ردياب خورشيدي دو محوره جديد

Improving the Performance and Saving of Energy via Imperialism Competitive Algorithm in a Novel Dual Axis Sun-tracking System

اساس كار سيستم‌هاي فتوولتائيك، تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي است؛ ازاين‌رو، حداكثر كارايي سيستم‌هاي فتوولتائيك با قرار گرفتن سيستم با زاويۀ عمود نسبت به خورشيد حاصل مي‌شود و براي رسيدن به حداكثر توان و كارايي سلول فتوولتائيك، رديابي موقعيت خورشيد با دقت بسيار، اهميت ويژه‌اي دارد. در اين مقاله، ردياب دومحورۀ چرخان- خطي جديدي طراحي و ساخته شده ‌است كه در مقابل اثرات محيطي مقاوم بوده و انرژي مصرفي موتورها را به حداقل مي‌رساند. در ضمن به‌منظور رديابي سريع‌تر و صرفه‌جويي بيشتر انرژي مصرفي، پارامترهاي كنترل‌كننده با الگوريتم رقابت استعماري بهينه شده است. بهينه‌سازي پارامترهاي كنترل سيستم براي هر دو حالت يك‌محوره و دومحوره موجب بهره‌وري بيشتر آن شده، به‌طوري كه علاوه بر كاهش فراجهش و زمان نشست، انرژي مصرفي موتورها نيز كاهش يافته است. همچنين به‌منظور نشان دادن كارايي و بهبود عملكرد سيستم، مقايسه‌اي بين سرعت رديابي و انرژي مصرفي موتورها با الگوريتم‌هاي ژنتيك، زنبور عسل، الگوريتم بهينه‌سازي انبوه ذرات آشوبي و الگوريتم رقابت استعماري صورت گرفته است. نتايج حاكي از آن است كه الگوريتم رقابت استعماري عملكرد بهتري نسبت به ساير الگوريتم‌ها و روش‌ها داشته است.

The basis of the photovoltaic systems is the conversion of solar energy into electrical energy. Therefore, the maximum efficiency of photovoltaic systems is achieved by placing the system at a vertical angle to the sun. To achieve the maximum power and efficiency of the photovoltaic cell, tracking the position of the sun with high precision is important. A new linear-rotational dual axis sun tracker is designed and built to be robust against environmental impacts and to minimize the energy consumption of motors. Meanwhile, controller parameters have been optimized with Imperialism Competitive Algorithm (ICA) in order to track faster and more energy saving. Optimizing control system parameters for two cases--one axis and two axes-- has optimzed power production so much so that in addition to reducing power and time, the energy consumption of motors is also reduced. Meanwhile, in order to demonstrate the efficiency and performance of the system, a comparison was made between the tracking the speed and energy consumption of motors with Genetic Algorithms (GA), Artificial Bee Colony (ABC), Chaotic Particle Swarm Optimization algorithm (CPSO) and Imperialism Competitive Algorithm (ICA). The results indicate that the ICA has a better performance than other algorithms.