Экстракция параметра солнечной батареи от данных
Этот пример показывает оптимизацию параметров блока Solar Cell, чтобы соответствовать данным, заданным в области значений различных температур. Это использует функцию оптимизации MATLAB® fminsearch. Другими продуктами, доступными для выполнения этого типа параметра, соответствующего моделям Simscape™ Electrical™, является Optimization Toolbox™ и Simulink® Design Optimization™. Эти продукты обеспечивают предопределенные функции, чтобы управлять и анализировать блоки с помощью графический интерфейсов пользователя или подхода командной строки.
Стратегия
Подходящий I-V вывод изгибается для 8 Солнечных батарей Параметра к данным с помощью 2 процедур шага:
Оптимизируйте параметры в Солнечной батарее Основная диалоговая вкладка, чтобы совпадать с выходными кривыми к данным при комнатной температуре.
Оптимизируйте параметры в диалоговой вкладке Температуры Солнечной батареи, чтобы совпадать с выходными кривыми к данным при некомнатных температурах.
Данные и Setup блока
Файл данных MATLAB, ee_solar_iv_data.mat, хранит данные о Солнечной батарее как массив структур. Каждая структура содержит 3 поля: температура, i (текущий) и v (напряжение). Блок Solar Cell ссылается на структуру данных, чтобы установить рабочую температуру устройства, установить импульсное значение блока VPulse и сгенерировать симуляцию выходные токи при предписанных напряжениях, заданных в Панели Импорта/Экспорта Данных о Параметрах конфигурации Выходная опция времен в соответствии с меню Simulation. Осциллографы сохраняют выходное напряжение и текущие ответы как данные о структуре, Io.signal.values и Vo.signal.values.
% Load Solar Cell data load ee_solar_iv_data.mat % Display the Solar Cell model Model = 'ee_solar'; open_system(Model)
close_system(Model, 0);
Начальная спецификация параметра
Начальные значения для fminsearch могут быть оценены с помощью комбинации значений по умолчанию блока Solar Cell, значений таблицы данных и следующих уравнений:
Список параметров и начальных значений до оптимизации
ParsListMain = {'Is', 'Iph', 'ec', 'Rs', 'Rp'};
InitGuessMain = [ 3e-7 3.8 1.5 .004 10 ];
ParsListTemp = {'TIPH1', 'EG', 'TXIS1'};
InitGuessTemp = [ .001 1.11 3 ];
Поскольку fminsearch является неограниченным нелинейным оптимизатором, который определяет местоположение локального минимума функции, отличаясь, первоначальная оценка приведет к различному набору решения.
Отобразите данные на графике по сравнению с солнечной батареей Вывод Используя начальные параметры
Загрузите 8 моделей Solar Cell параметра и установите параметры
load_system(Model); set_param([Model '/Solar Cell'], 'prm', '3') Pars = reshape([ParsListMain; cellstr(num2str(InitGuessMain'))'],1,[]); set_param([Model '/Solar Cell'], Pars{:}) Pars = reshape([ParsListTemp; cellstr(num2str(InitGuessTemp'))'],1,[]); set_param([Model '/Solar Cell'], Pars{:}) % Generate preliminary model curves and plot against data num_lines = length(iv_data); v_model = cell(1, num_lines); i_model = cell(1, num_lines); legend_info_data = cell(1, num_lines); legend_info_model = cell(1, num_lines); for idx_data = 1:num_lines sim(Model); v_model{idx_data} = Vo.signals.values; i_model{idx_data} = Io.signals.values; legend_info_data{idx_data} = [ 'Temp = ' ... num2str(iv_data(idx_data).temperature) '\circC, Data']; legend_info_model{idx_data} = [ 'Temp = ' ... num2str(iv_data(idx_data).temperature) '\circC, Model']; end plot([iv_data.v], [iv_data.i], 'd', [v_model{:}], [i_model{:}]) xlabel('Solar cell output voltage (V)'); ylabel('Solar cell output current (A)'); legend([legend_info_data legend_info_model], 'Location', 'Best'); title('Model with Initial Parameter Values');
Сумма квадратов ошибочного вычисления
ee_solar_lse является функцией, которая будет минимизирована fminsearch. Эта функция возвращается, сумма квадратов ошибки для различия между солнечной батареей вывела текущий и данные. Если значение недопустимого параметра предоставляется fminsearch, оператор catch возвращает большое значение для ошибки.
Оптимизируйте основные диалоговые параметры вкладки при комнатной температуре (шаг 1)
% Find room temperature data index idx_data = find([iv_data.temperature]==25);%#ok % Optimize parameters in main dialog tab of Solar Cell ParsList = ParsListMain; OptParsMain = fminsearch(@ee_solar_lse, InitGuessMain, ... optimset('TolX', 1e-3)); % Update Solar Cell block with optimized parameters Pars = reshape([ParsList; cellstr(num2str(OptParsMain'))'],1,[]); set_param([Model '/Solar Cell'], Pars{:}); % Display optimized parameters display(sprintf(['Optimized parameters for the solar cell main ' ... 'dialog tab are:\n'])); display(sprintf('\t%5s = %s\n', Pars{:}));
Optimized parameters for the solar cell main dialog tab are: Is = 3.14991e-07 Iph = 3.80143 ec = 1.39989 Rs = 0.00415127 Rp = 10.1088
Оптимизируйте параметры, управляющие температурной зависимостью (шаг 2)
% Find index into data for non-room temperatures idx_data = find([iv_data.temperature]~=25); % Optimize parameters in temperature dialog tab of Solar Cell ParsList = ParsListTemp; OptParsTemp = fminsearch(@ee_solar_lse, InitGuessTemp, ... optimset('TolX', 1e-3)); % Update Solar Cell block with optimized temperature parameters Pars = reshape([ParsList; cellstr(num2str(OptParsTemp'))'],1,[]); set_param([Model '/Solar Cell'], Pars{:}); % Display optimized parameters display(sprintf(['Optimized parameters for the solar cell ' ... 'temperature dialog tab are:\n'])); display(sprintf('\t%5s = %s\n', Pars{:}));
Optimized parameters for the solar cell temperature dialog tab are: TIPH1 = 0.00080491 EG = 1.1385 TXIS1 = 3.3812
Отобразите оптимизированные кривые
for idx_data = 1:num_lines sim(Model); v_model{idx_data} = Vo.signals.values; i_model{idx_data} = Io.signals.values; end plot([iv_data.v], [iv_data.i], 'd', [v_model{:}], [i_model{:}]) xlabel('Solar cell output voltage (V)'); ylabel('Solar cell output current (A)'); legend([legend_info_data legend_info_model], 'Location', 'Best'); title('Model with Optimized Parameter Values');
bdclose(Model)