Порівняльний аналіз ефективності методів покоординатного пошуку для знаходження оптимальної позиції сонячної панелі

Abstract

Робота присвячена доcлідженню ефективності методів покоординатного пошуку для вирішення задачі знаходження позиції сонячних панелей, в якій досягається найбільша потужність продукованого струму. Проаналізовано існуючі рішення на ринку систем слідкування за сонцем (сонячних трекерів), наведено переваги та недоліки таких систем в порівнянні з фіксованим кріпленням панелей. Запропоновано удосконалити розроблене авторами апаратне та програмне забезпечення з дослідження ефективності функціонування сонячних панелей, висвітлене в попередніх роботах, інтегрувавши в систему програмну реалізацію алгоритму покоординатного пошуку максимуму потужності сонячних панелей. З цією метою, було досліджено ефективність за трьома показниками трьох алгоритмів покоординатного пошуку максимуму, а саме - методу покоординатного підйому, методу Хука-Дживса та методу Розенброка. Експерименти проводилися на даних, отриманих як експериментальним шляхом з допомогою лабораторного стенду дослідження ефективності сонячних панелей в залежності від кута падіння сонячних променів, так і згенерованих математичною моделлю залежності ефективності сонячної панелі від кута випромінювання, описаною в попередніх роботах. Проаналізовано результати експериментів, які показали принципову відмінність роботи алгоритмів покоординатного пошуку на математичній моделі та експериментальних даних. Обгрунтовано основні отримані показники ефективності алгоритмів, виходячи з метеорологічних умов, в яких здійснювались вимірювання для формування експериментальних даних. Зроблено висновки щодо ефективності використання даних методів покоординатного пошуку для вирішення задачі знаходження оптимальної позиції сонячних панелей. Наведено подальші перспективи досліджень за даною темою та можливості використання методів покоординатного пошуку в програмному забезпеченні сонячних панелей з двовісною орієнтацією за позицією Сонця.

The work is devoted to the investigation of the effectiveness of the coordinate search methods for solving the problem of finding the position of the solar panels, in which the greatest power of the produced current is achieved. The existing solutions in the market of sun surveillance systems (solar trackers) are analyzed. The advantages and disadvantages of such systems are presented in comparison with fixed panels. It is proposed to improve the hardware and software for research of the solar panels efficiency, developed by the authors and highlighted in the previous works, by integrating the program realization of the algorithm of coordinate search of the maximum power of solar panels into the existing. For this purpose, the efficiency of three algorithms for coordinate search of the maximum, namely, the method of coordinate ascending, the Huck-Jeeves method and the Rosenbrock method, was studied in three parameters. Experiments were carried out on data obtained both experimentally using the lab stand for solar panel efficiency research, and by generation using mathematical model of the solar panel efficiency dependance on the angle of radiation, described in previous works. TThe results of experiments are analyzed, which showed a fundamental difference between the work of coordinatewise search algorithms on a mathematical model and experimental data. The main indicators of the efficiency of algorithms are substantiated on the basis of the meteorological conditions in which the measurement was carried out for the formation of experimental data. Conclusions are drawn regarding the efficiency of using these coordinate-based search methods for solving the problem of finding the optimal position of solar panels. Further prospects for research on this topic and the possibility of using coordinate-wise search methods in software of solar panels with a biaxial orientation on the position of the Sun are given.