[發明專利]基于FIR濾波器預測的MPPT滯環控制算法

無效

• 申請號: 201410200535.3
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104020813A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 胡存剛;夏曉波;葛浩祥;謝芳;陳曙光
• 申請（專利權）人: 安徽省安泰科技股份有限公司
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67;G05B13/02
• 代理公司: 安徽信拓律師事務所 34117
• 代理人: 鞠翔

技術領域

本發明涉及MPPT算法技術領域，具體涉及一種基于FIR濾波器預測的MPPT滯環控制算法。

背景技術

目前，通常用到的MPPT算法有擾動觀察法、模糊控制法。擾動觀察法也稱為爬山法，它的基本思想是：首先擾動光伏電池的輸出電壓，然后觀測光伏電池輸出功率的變化，根據功率變化的趨勢連續改變擾動電壓方向。由于實際檢測和控制精度的限制，而電壓擾動的步長一定，那么一定會出現震蕩問題，又由于外部環境是時刻變化的，光伏電池的P-U特性曲線時刻變化，就有可能發生誤判。模糊控制是以模糊集合理論為基礎的一種新興的控制手段，它的基本思想是：系統將采樣得到的數據經過運算，判定出工作點與最大功率點之間的位置關系，自動校正工作點電壓值，使工作點趨于最大功率點。模糊控制過程需要采樣得到數據，然后計算，再模糊化、模糊推理運算、清晰化，最后再得出結果，此方法過程比較復雜，需要較高運算速度的CPU，模糊化的語言變量選取要適當，清晰化的的計算比較發雜，所以在實際應用中較難實現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于FIR濾波器預測的MPPT滯環控制算法，不僅追蹤速度、控制精度和誤判和震蕩優于現有的擾動觀測法，而且本方法易于編程實現。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種基于FIR濾波器預測的MPPT滯環控制算法，

1)首先根據自適應預測機制原理，設定

y(n)為期望輸出；

為預測計算結果；

e(n)為期望輸出與預測計算結果之間的誤差，即：

2)自適應調整

預測器的系數向量決定了自適應機制的預測精度，因此為了保證預測算法對系統時變性和環境不確定性的適應，必須對預測器系數在線滾動優化，即系數的自適應調整；

所謂預測器系數的自適應調整就是根據預測誤差，采取一定準則在線優化系數，一般采用的優化準則是以預測誤差的均方值最小為基準，典型代表為LMS算法：

定義ε(n)為e²(n)的期望值，即均方誤差：ε(n)＝E[e²(n)]；

代入可得：ε(n)＝E[y(n)-H′_NX_N(n)]²?????????(1)

為了使ε(n)最小，須求出一組h_k(n)(k＝0,1,…,N-1)，使其滿足要求；

可通過對式ε(n)＝E[y(n)-H′_NX_N(n)]²采用微分置零法得到N個方程，求解可得預測器系數：

式中，p_N：y(n)與X(n)的互相關量；R_NN：X(n)的自相關矩陣；

即：p_N＝E[y(n)X(n)]，R_NN＝E[X(n)X′_N(n)]；

一般來講，預測器的系數調整可由上式獲得，但當N較大時，計算量較大，不利于數字處理器上編程實現。

實際應用中，可采用遞推方式進行求解，常用最陡梯度法：

H_N(n+1)＝H_N(n)+2μ[p_N-R_NNH_N(n)]，

式中，μ：步長因子，其大小影響每次迭代在最陡方向行進長度；

可證明，只要μ取值恰當，從任何H_N(0)出發，總能使預測器系數收斂至

但是采用這種迭代法計算使均方誤差最小的預測器系數向量時，仍需計算p_N和R_NN，存在較復雜的矩陣運算；

因此，為了減少計算量，Widrow提出了一種有效的簡化方法，并推導出最陡梯度迭代法的近似實現形式:H_N(n+1)＝H_N(n)+2μe(n)X_N(n)。

這就是Widrow-HoffLMS算法，在對預測器系數進行初值設置后，就可以通過在線更新迭代，使誤差均方值最小；

根據上述描述的自適應預測機制，設計出基于FIR模型的自適應預測算法步驟為：

1)根據具體應用對象，初始化H_N(0)、μ；

2)輸入信號經過自適應預測機制，輸出

3)信號經過一個延時環節z^-1，輸出