توضیحات
ABSTRACT
This paper derives a state-space model of wireless power transfer (WPT) systems to be used for the purpose of state estimation and controller design considering the internet of things (IoT) communication networks. After expressing the WPT systems into a state-space linear equation, the elements of IoT such as sensors are deployed to obtain the state information. Then, an innovative IoT based communication infrastructure is proposed for sensing, actuating and transmitting the information to the control center. In order to know the operating condition of the WPT systems, the Kalman filter based dynamic state estimation algorithm is proposed considering the IoT infrastructure. Afterwards, the optimal controller is designed to regulate the system states. Simulation results indicate that the proposed approaches can accurately estimate and stabilise the WPT states. Therefore, the developed frameworks are valuable in designing the IoT based smart control center for WPT systems.
INTRODUCTION
Today, the wireless power transfer (WPT) systems gain significant interest due to wider connectivity, higher efficiency, portable, safer and cleaner energy, even when used in hostile environments . For these reasons, the WPT systems are increasingly being used in numerous industrial applications from medical implants to charging of electric vehicles . Basically, the state estimation is the process to know the operating condition of the system . Following that the controller needs to be designed for proper operations and maintaining the stability of the network. For monitoring the WPT system states, the internet of things (IoT) is the potential infrastructure that can provide the wider connectivity, advanced sensing/actuating, information processing and greater flexibility . Therefore, the IoT embedded smart devices can provide two-way communication between the WPT systems and the control center. There have been several algorithms for the WPT system
state estimation and stabilization. To begin with, an extended Kalman filter (EKF) algorithm for a WPT system state estimation is proposed in . In this framework, the WPT system is expressed as a state-space nonlinear equation, where the EKF is used to estimate the system states. For stabilization of the WPT system states, the linear quadratic regulator (LQR) is adopted.
چکیده
این مقاله یک مدل حالت-فضایی سیستم انتقال قدرت بی سیم (WPT) را برای هدف تخمین دولت و طراحی کنترل کننده با توجه به شبکه های ارتباطی اینترنت (IoT) می گیرد. پس از بیان سیستم های WPT به یک معادله خطی حالت-فضا، عناصر IoT مانند سنسورها برای به دست آوردن اطلاعات دولتی مستقر می شوند. سپس یک زیرساخت ارتباطی مبتنی بر IoT نوآور برای سنجش، فعال کردن و انتقال اطلاعات به مرکز کنترل پیشنهاد شده است. به منظور شناخت شرایط عملیاتی سیستم های WPT، الگوریتم تخمین زنی حالت پویا مبتنی بر فیلتر کالمن با توجه به زیر ساخت IoT پیشنهاد شده است. پس از آن، کنترل کننده بهینه برای تنظیم وضعیت سیستم طراحی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش های پیشنهادی می توانند با دقت برآورد و ثبات وضعیت WPT. بنابراین، چارچوب های توسعه یافته در طراحی مرکز هوشمند مبتنی بر IoT برای سیستم های WPT ارزشمند هستند.
مقدمه
امروزه سیستم های انتقال قدرت بی سیم (WPT) به دلیل اتصال گسترده تر، بهره وری بالاتر، قابلیت انتقال، امن تر و پاک تر، حتی اگر در محیط های خصمانه مورد استفاده قرار گیرند، به شدت مورد توجه قرار می گیرند. به همین علت، سیستم های WPT به طور فزاینده ای در کاربردهای صنعتی متعدد از ایمپلنت های پزشکی برای شارژ وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود. اساسا تخمین دولت فرآیند شناخت شرایط عملیاتی سیستم است. پس از آن کنترل کننده باید برای عملیات مناسب و حفظ ثبات شبکه طراحی شود. برای نظارت بر وضعیت سیستم WPT، اینترنت چیزها (IoT) زیرساخت بالقوه است که می تواند اتصال گسترده تر، حسگر / عملکرد پیشرفته، پردازش اطلاعات و انعطاف پذیری بیشتر فراهم کند. بنابراین، دستگاه های هوشمند تعبیه شده IoT می توانند ارتباط دو طرفه بین سیستم های WPT و مرکز کنترل برقرار کنند. الگوریتم های متعددی برای سیستم WPT وجود دارد برآورد و ثبات دولت. برای شروع، یک الگوریتم تمدید Kalman filter (EKF) برای یک سیستم WPT در حالت پیشنهادی پیشنهاد شده است. در این چارچوب، سیستم WPT به عنوان یک معادله غیر خطی حالت فضایی بیان می شود، جایی که EKF برای تخمین حالت های سیستم استفاده می شود. برای تثبیت وضعیت سیستم WPT، تنظیم کننده درجه دوم خطی (LQR) پذیرفته می شود.
Year: 2017
Publisher : IEEE
By : Md M. Rana , Wei Xiang , Eric Wang and Bong Jun Choi
File Information: English Language/ 8 Page / size: 1.27 KB
Only site members can download free of charge after registering and adding to the cart
سال : 1396
ناشر : IEEE
کاری از : خانم M. Rana، Wei Xiang، Eric Wang و Bong Jun Choi
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 8 صفحه / حجم : KB 1.27
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.