I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 8 2 3 ~ 1 8 3 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 . i 4 . pp 1 8 2 3 - 1 8 3 3          1823       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   A Neural  Net w o rk  and  F u zz y  Lo g ic bas ed MP PT Al g o rith m  f o Photo v o ltaic Pu mping  Sys te m       Sa lw a   Ass a ho ut H a y a t   E la is s a o ui,  Abdelg ha ni  E l O ug li B elk a s s e m   T idh a f ,   H a f ida   Z ro uri   L a b o ra to ry   o f   E m b e d d e d   El e c tro n ic S y ste m s an d   Re n e w a b le E n e rg y ,   Un iv e rsit y   M o h a m m e d   F irst,   Na ti o n a S c h o o o f   A p p li e d   S c ien c e s Ou jd a ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 7 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Sep   1 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Sep   2 6 ,   2 0 1 8       T h e   u se   o f   so lar  e n e r g y   h a d   g a i n e d   a   g re a a tt e n ti o n   las d e c a d e s,  a it   is   p o ll u ti o n - f re e .   It  is  u se d   in   is o late d   a re a f o li g h ti n g ,   p u m p in g ,   e tc.  Ho w e v e r,   th e   e x tra c ti o n   o f   th e   m a x i m u m   p o w e g e n e ra ted   b y   a   P V G   a a n y   m o m e n o f   th e   d a y   is   a   b ig   d e a l   b e c a u se   th e   c h a ra c teristic   o f   a   P V G   in   n o n - li n e a w h ich   m a k e th e   lo c a ti o n   o f   th e   M a x im u m   P o w e P o i n (M P P )   d if f icu lt .   T h e re f o re ,   a   M a x im u m   P o w e P o in t   T ra c k in g   tec h n iq u e   (M P P T is   re q u ired   t o   m a x i m i z e   th e   o u tp u t   p o w e r.   In   th is  p a p e r,   a   p h o t o v o lt a ic  wa ter   p u m p in g   sy ste m   h a b e e n   stu d ied .   T h is  sy ste m   c o n sists   o f   th re e   m a in   p a rts:   P V G ,   a   DC - DC  b o o st  c o n v e rter  a n d   a   DC  m o to c o u p le d   w it h   a   c e n tri f u g a l   w a t e p u m p .   We h a v e   p ro p o se d   a   n e w   M P P T   a lg o rit h m   b a s e d   o n   F u z z y   lo g ic   a n d   A rti f icia N e u ra Ne t w o rk   ( A N N)  to   im p ro v e   th e   s y s te m   p e r f o r m a n c e s.   T h e   A N is   u se d   to   p re d ict  th e   o p ti m a v o lt a g e   o th e   P V G ,   u n d e d iff e r e n e n v iro n m e n tal  c o n d it i o n (tem p e ra tu re   a n d   so lar  irrad ian c e a n d   th e   f u z z y   c o n tro ll e is  u se d   to   c o m m a n d   th e   DC - DC  b o o st  c o n v e rter.  T h e   p ro p o se d   m e th o d   is  c o m p a re d   to   P & tec h n ic,  b y   si m u latio n   u n d e M a tl a b /S im u li n k ,   to   v e rify   it s e ff e c ti v e n e ss .     K ey w o r d :   A r ti f icial  Ne u r al  Net w o r k   ( A NN)   DC - DC   b o o s t c o n v er ter   Fu zz y   L o g ic   MP PT   P h o to v o ltaic  Gen er ato r   ( P VG)   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sal w A s s ah o u t   L ab o r ato r y   o f   E m b ed d ed   E lectr o n ic  S y s te m s   a n d   R en e w ab l E n er g y .   Un i v er s it y   o f   Mo h a m m ed   Firs t,  Natio n al  Sc h o o l o f   A p p lied   Scien ce s   Ou j d a,   Mo r o cc o .   E m ail: l s n t l@ cc u . ed u . t w       1.   I NT RO D UCT I O N   W at e r   is   o n o f   th e   m o s t v it al  n atu r a r es o u r ce s   f o r   a ll  lif e   o n   ea r th .   I is   n e ed e d   f o r   d r in k in g ,   d o m esti u s es  an d   i is   r e q u ir e d   f o r   la r g e - s ca l i r r ig ati o n   [ 1 ]   i ts   av a il ab i lity   an d   q u ali ty   d ete r m in es  th q u a lity   o f   lif o f   an y   co u n tr y .   E v en   th o u g h   it  is   ab u n d an t,  w ater   h as  n o alw ay s   b ee n   av ail ab le  an y w h er in   th w o r ld .   F o r   th at ,   w ater   p u m p in g   s y s tem s   in   is o l ate d   a r ea s   s h o u l d   b e   c o n s id e r e d   as  an   em er g en cy   m ea s u r e   [ 2 ].   I n   o r d e r   t o   p u m p   th w ater   t o   s atis f y   h u m an   n ee d s ,   s o u r ce   o f   p o w er   is   n e ed e d ,   in   th at  c o n tex t ,   th e   u s o f   s o la r   en er g y   is   h ig h ly   r e co m m en d ed   [ 3 , 4 ]   b ec au s o f   t w o   r ea s o n s th f i r s t o n e   is   th a th es ar ea s   d o   n o t   h av ac c ess   to   th ele ct r ic ity   g r id   an d   th in s t all ati o n   o f   tr a n s m is s io n   lin es  an d   t r an s f o r m er s   is   ex p en s iv e ,   th e   s ec o n d   o n is   th a th s o l ar   en e r g y   is   i n ex h au s ti b l an d   p o l lu ti o n - f r ee   [ 5 ].   A   P VG   c o n v er ts   l ig h en e r g y   ( s o la r   i r r a d i an ce )   in to   el ec tr i ci ty   [ 6 ] .   T h e   el ec t r i p o w er   p r o d u ce d   b y   P V t o   r u n   p u m p in g   w ater   s y s te m   d ep en d s   o n   m eteo r o lo g i ca l p a r am ete r s   v a r ia b l in   tim [ 7 ] .   T h el ec t r i ca l   ch ar ac t er is ti o f   th e   p an e is   n o n - lin ea r   an d   h as  p ar t icu l ar   p o in ca l le d   "M ax im u m   Po w e r   Po in t ( M PP )   f o r   w h ich   th p an el   o p e r ates   at   its   m ax i m u m   p o w er ,   th is   p o i n is   s en s i tiv to   th e   cl im atic  c o n d iti o n s   ( s o la r   ir r a d ian ce ,   an d   am b ien tem p e r atu r e )   [ 8 ]   w h ich   m ak es  th p o s it io n   o f   th M PP   v ar ia b l in   tim an d   th er ef o r e   d if f icu lt   t o   lo ca te .   T o   ex tr ac th m ax im u m   p o w er   p r o v i d ed   b y   P VG  w h en ev er   t em p er atu r o r   ir r a d i ati o n   v ar i ati o n   o c cu r s   ,   d if f e r en m ax im u m   p o w er   p o in t   t r ac k in g   ( M PP T )   t ec h n iq u es  h av e   b ee n   p r o p o s e d   [ 9 ] ,   s u ch   as : Pe r tu r b   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1823     1 8 3 3   1824   an d   O b s e r v ( P & O ) ,   I n cr em en tal  C o n d u ctan c ( I C ) ,   Fu zz y   L o g ic  [ 1 0 ]   an d   A r tif ici al  Neu r al  Netw o r k   ( A NN)   [ 1 1 , 1 2 ] .   I n   th is   p a p e r ,   w ar d ev el o p in g   n e w   MP PT   alg o r i th m   f o r   p h o t o v o lt aic  p u m p in g   s y s te m   co n s is t in g   o f   DC - DC   b o o s co n v e r te r ,   w h o s p u r p o s is   to   en s u r m atc h i n g   b et w ee n   th s o u r ce   ( P VG)   an d   th lo ad ,   g e n er atin g   a n   o u tp u v o ltag e,   w h ic h   i s   h ig h er   t h an   t h i n p u v o ltag e,   f o r   m ax i m u m   p o w er   tr a n s f er .   T h is   alg o r it h m   co m b i n es  ANN  an d   f u zz y   lo g ic .   th A NN  aim s   to   id en tif y   th o p tim al  v o ltag    co r r es p o n d in g   t o   ea ch   v a lu o f   tem p e r atu r an d   i r r ad iat io n   b as e d   o n   th r esu lts   o f   th t r ain in g   w h er ea s   th e   f u zz y   co n tr o l le r   g iv es th v a lu o f   th e   c o n v e r te r   d u ty   cy cle   D .       2.   P H O T O VO L T A I P UM P I NG   SY ST E M   T h w a ter   p u m p i n g   s y s te m   co n s id er ed   in   th i s   w o r k   co n s i s ts   o f   s in g le  P m o d u le,   DC - DC   b o o s co n v er ter ,   MP PT   alg o r ith m   an d   DC   m o to r   co u p led   w ith   ce n tr i f u g al  w ater   p u m p   [ 1 3 ] .     2 . 1 .   M o delin g   o f   So la P a nel   T h eq u iv ale n t   elec tr ic  cir c u i o f   s o lar   ce ll   ca n   b r ep r esen ted   b y   m o d el  o f   o n d io d [ 1 4 ]   as  s h o w n   in   F ig u r 1 .             Fig u r 1 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   s o lar   ce ll         r e p r esen ts   p a r a lle l   r esis t an ce   ch ar ac t er izin g   th e   l ea k ag e   cu r r en t   a t   th e   s u r f a ce   o f   th e   c ell   d u e   t o   th n o n -   i d ea lity   o f   th e   P - j u n ct io n   an d   im p u r iti es  n e ar   th j u n ct io n ,     s e r i es  r es is tan c p r esen t in g   th e   d if f er en lo s s es  o f   c o n n ec t o r s   a n d   cu r r en ts .     an d     a r e   r es p e ctiv ely   d i o d e   cu r r en t   an d   s h u n l ea k ag e   cu r r en t   w h er    an d      a r r esp ec t iv ely   th cu r r en t   an d   th e   v o lt ag o f   t h c ell .   T h e q u at io n   co n n e ctin g   th c u r r en d eliv er ed   b y   P p an e l   co m p o s e d   o f     id ea ce lls   in   s e r ies  an d   th v o ltag at  its   te r m in als is   g iv en   b y      = ( - 0 ( ex p ( (  +    ) 1 ) )               ( 1 )     -     is   p h o to n   g en er ated   cu r r en t:     =                    ( 2 )       is   th ir r ad ian ce   ( W / m 2 ).   -     is   th th er m al  p o ten tial :     =                      ( 3 )       is   th d io d id ea lit y   f ac to r   ( = 1 . 6 2 ) ,     is   th B o ltz m an n   co n s ta n ( = 1 . 3 8 1 e - 2 3 ) ,     is   t h m o d u l e   te m p er atu r i n   Kelv in   a n d     is   t h elec tr o n   ch ar g (   = 1 . 6 0 2 e - 1 9   C o u lo m b ) .   -      is   th s h o r t c u r r en t:      =  _ [ 1   + ( ( - ) ) ]               ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   N eu r a l Netw o r a n d   F u z z Lo g ic  b a s ed   MPP A lg o r ith m   fo r   P h o to vo lta ic  P u mp in …  ( S a lw a   A s s a h o u t )   1825    _   is   th s h o r cir cu it  c u r r en p er   ce ll,    is   th te m p er at u r co ef f icie n o f      an d     is   th e   r ef er en ce   te m p er at u r in   Kel v i n   ( = 2 9 8 K) .   -   0   is   th r ev er s s at u r atio n   cu r r en t:     0 =  ( ) 3   ex p (    ( 1 - 1 ))               ( 5 )     W h er   is   th b an d   g ap   en er g y .   -      is   th r ev er s s at u r atio n   cu r r en t f o r   = 2 9 8 K:      =  _  e x p (  _  _  ) 1                 ( 6 )      _   is   th o p en   cir c u it  v o ltag p er   ce ll,  _   is   th t h er m a p o ten tial   f o r   .   I n   o u r   s t u d y ,   we   co n s id er   th T E 5 0 0 C R   p an el;  its   ch ar ac ter is tics   ar s h o w n   i n   T a b le  1 .       T ab le  1 .   C h ar ac ter is tics   o f   t h T E 5 0 0 C R   P an el   R a t e d   P o w e r   [ ]   6 5   [ W p ]   R a t e d   V o l t a g e   [ ]   1 8   [ V ]   R a t e d   C u r r e n t   [ ]   3 . 6   [ A ]   O p e n   C i r c u i t   V o l t a g e   [  ]   2 2 . 3   [ V ]   S h o r t   C i r c u i t   C u r r e n t   [  ]   3 . 9   [ A ]   N u mb e r   o f   c e l l s:     36       T h ( V - I )   an d   ( V - P )   ch ar ac te r is tics   o f   t h T E 5 0 0 C R   p an el ,   u n d er   d i f f er en v al u es   o f   te m p er at u r e   an d   s o lar   ir r ad ian ce ,   ar s h o w n   r esp ec tiv el y   i n   Fi g u r 2 ( a)   an d   Fig u r 2 ( b ) ,   Fig u r 3 ( a)   an d   Fig u r 3 ( b ) .             ( a)     ( b )   Fig u r 2 .   ( V - I )   ch ar ac ter is tic  ( a)   an d   ( V - P )   ch ar ac ter is tic  ( b )   o f   th T E 5 0 0 C R   p an el  at  T =2 5 °C             ( a)     ( b )   Fig u r 3 .   (V - I )   ch ar ac ter is tic  ( a)   an d   ( V - P )   ch ar ac ter is tic  ( b )   o f   th T E 5 0 0 C R   p an el  at  S=1 0 0 0   W /m 2       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1823     1 8 3 3   1826   2 . 2 .   M o delin g   o f   t he  P u m pin g   Sy s t e m   A   p h o to v o ltaic  w ater   p u m p i n g   s y s te m   co n s i s ts   o f :     P h o to v o ltaic  Gen ar ato r   : w h ic h   g en er ates t h elec tr ical  p o w er .     DC - DC   b o o s t c o n v er ter w h i ch   co n v er t s   DC   v o ltag i n   a n o th er   h ig h er   DC   v o ltag e.     DC   m o to r w h ich   co n v er ts   e lectr ical  en er g y   i n to   m ec h an ic al  en er g y   to   tu r n   t h p u m p .     ce n tr if u g a l p u m p   m o d el:  its   r o le  is   p u m p in g   w ater   b y   cir c u latin g   it i n   r o tatin g   w h ee l.     T h eq u iv alen t c ir cu it o f   t h s y s te m   is   p r ese n ted   in   F ig u r 4   [ 1 5 ]           Fig u r 4 .   E q u iv ale n t c ir cu it o f   th p h o to v o ltaic  w ater   p u m p i n g   s y s te m       T h s y s te m   is   g o v er n ed   b y   t h e   f o llo w in g   eq u atio n s :       =  -   +   +    +   u -    -               ( 7 )        =  1 - 1                   ( 8 )       =   + -                 ( 9 )       = -   2   2   -   2   u                 ( 1 0 )      =     -       -                   ( 1 1 )     w h er e;    an d     ar r esp ec tiv ely   th m o to r s   ar m at u r v o lta g e,   cu r r en t,  r esis ta n ce   an d   i n d u ctan ce .     ,     ,   an d     ar r esp ec tiv ely   t h m o to r s   to r q u co n s ta n t,  r o to r   m o m en o f   in er tia  ,   f r ictio n al   co ef f icie n t,  lo ad   to r q u an d   an g u lar   v elo cit y   o f   th m o to r .     an d     ar r esp ec tiv el y   th s el f - i n d u cta n ce ,   r esis ta n ce   an d   c u r r en t.   1   an d   2   ar r esp ec tiv el y   t h in p u an d   th o u tp u t c ap ac itan ce .      ,   ar r esp ec tiv el y   t h co n tr o in p u t,  d io d f o r w ar d   v o ltag a n d   th r esis ta n ce   ch ar ac ter izin g   th lo s t t h r o u g h   t h I GB T .   Fro m   th s y s te m   b elo w ,   w g e t th f o llo w i n g   s tate  r ep r esen t atio n:     ̇ = A                       ( 1 2 )     w h er e;     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   N eu r a l Netw o r a n d   F u z z Lo g ic  b a s ed   MPP A lg o r ith m   fo r   P h o to vo lta ic  P u mp in …  ( S a lw a   A s s a h o u t )   1827   3.   M P P T   CO NT RO L L E R   I n   o u r   s t u d y ,   w h a v co m p ar ed   t w o   MP P T   alg o r ith m s :   o n e   is   b ased   o n   P & an d   t h o t h e r   o n   A NN.   P & an d   A N ar u s ed   f o r   th id en ti f icatio n   o f   (  ) ,   w h ile  t h f u zz y   co n tr o ller   is   u s ed   in   b o th   al g o r ith m s   to   d eter m i n t h d u t y   c y cle  ( D ) .     3 . 1 .   P er t urb a nd   O bs er v ( P &O )   P er tu r b   an d   o b s er v ( P & O)   m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   alg o r it h m   [ 1 6 ]   is   t h m o s t   co m m o n l y   u s ed   m e th o d   d u to   its   ea s o f   i m p le m e n tat io n .   T h p r in cip le  o f   th is   o p er atio n   is   p r ese n ted   in   Fi g u r 5 .           Fig u r 5 .   P er tu r b   an d   Ob s er v A l g o r ith m   ( P & O)       3 . 2 .   Neura l N et w ro k   ba s ed  M P P T   An   ar tific ial  n eu r o n   as  s h o wn   i n   Fi g u r 6   is   a   m ath e m at ical  f u n c tio n   t h at  tr ie s   to   e m u late  t h e   b eh av io r   o f   b io lo g ical  n eu r o n   [ 1 7 ] .   I r ec eiv es  v ar i ab le  n u m b er   o f   i n p u ts ,   w h ich   ar t h ex ter n al  i n p u ts   o r   o u tp u ts   o f   th o th er   n eu r o n s   an d   g en er ate s   u n iq u o u tp u t.   I ts   p r o ce s s in g   co n s is ts   i n   ass i g n i n g   to   its   o u tp u t     th r esu l t o f   an   ac t iv atio n   f u n ctio n .   T h co m p lete  o p er atio n   is   d escr ib ed   as f o llo w s :     = Φ   (  )   )                 ( 1 3 )     w h er e;  : a r th in p u t s   o f   th s y s te m .    : a r s y n ap tic  w ei g h ts ,   t h eir   v a lu es r ep r esen t t h i n ter ac tio n   b et w ee n   t h p r es y n ap tic    n e u r o n   an d   th p o s ts y n ap tic    n eu r o n .   : is th b ias o r   th r es h o ld .     : is th p r o p ag atio n   r u le,   th m o s t c o m m o n   u s ed   is   lin ea r   f u n ctio n .   Φ   :   is t he  a c ti va ti on fu nc ti on, it  g ives the ou tput  of t he  ne ur on.   : is th o u tp u t o f   t h s y s te m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1823     1 8 3 3   1828       Fig u r 6 .   R ep r esen tatio n   o f   an   ar tif icial  n eu r o n       I n   o u r   ca s e,   t h p r o p o s ed   A N N   ai m s   to   p r ed ict  th P VG  o p ti m al  v o ltag (  )   at  an y   g i v e n   ce ll  te m p er atu r ( T )   an d   s o lar   ir r ad iatio n   ( S)  b ased   o n   t h tr ain i n g   r e s u l ts   o f   d ataset  c o n tain i n g   t h    ass o ciate d   to   ea ch   co u p le  ( T ,   S).   W e   h av u s ed   Mu lt ila y er   P er ce p tr o n ,   w h ic h   is   cl ass   o f   f ee d f o r w ar d   n et w o r k s   [ 1 8 ] .   W h av c h o s en   s in g le  h id d en   la y er   to   n o co m p licate  t h s y s te m .   So ,   w h a v u s ed   t h r ee   la y er s   o f   n o d es a s   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .           Fig u r 7 .   P r ed ictio n   o f      u s in g   an   A NN         Th f ir s t la y er : it  co n tain s   i n p u ts   ( T , S).     T h s ec o n d   lay er i is   ca lled   th h id d en   la y er ,   th o u tp u t s   o f   th p r ev io u s   la y er   s er v as   in p u t s   o f   t h at   la y er .   A   s i g m o id   ac ti v atio n   f u n ctio n   ( ta n s i g )   is   u s ed .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   N eu r a l Netw o r a n d   F u z z Lo g ic  b a s ed   MPP A lg o r ith m   fo r   P h o to vo lta ic  P u mp in …  ( S a lw a   A s s a h o u t )   1829     T h th ir d   la y er t h i n f o r m atio n   o f   t h p r ev io u s   la y er   is   p r o ce s s ed   an d   t h o u tp u i s   g e n er a ted   b y   u s in g   lin ea r   f u n ctio n   ( p u r eli n ) .   w h er e;   1 ( 1 )   an d   2 ( 1 )   ar th in p u t s   : te m p er atu r ( T )   an d   ir r ad iatio n   ( S ) .   1 ( 2 )   is   th o u tp u t: o p ti m a l v o lta g (  )   T h o u tp u ts   o f   ea c h   la y er   ar ca lcu lated   as  f o llo w :     ( 1 ) = tan s i g   (  ( 1 ) 2 = 1 ( 1 ) +   ( 1 ) )             ( 1 4 )     1 ( 2 ) = p u r elin   ( 1 ( 2 ) = 1 ( 1 ) +   1 ( 2 ) )             ( 1 5 )     T h d atab ase  co n tain   i n p u t s   a n d   o u tp u ts   a s   w e ll,  s o   w e   h a v u s ed   s u p er v is ed   lear n i n g   alg o r it h m   w it h   b ac k p r o p ag atio n .   T h L e v en b e r g   Ma r q u ar d tr ai n i n g   al g o r ith m   ( L M)   tr ai n s   t h n et wo r k   [ 1 9 ] .   W h av e   ch an g ed   t h n u m b er   o f   n e u r o n s   i n   t h h id d en   la y er   u n til  t h r eg r ess io n   co ef f icie n R - s q u ar ( 2 )   g ets  clo s e s t   to   1 .     3 . 3 .   F uzzy   C o ntr o ller   f u zz y   co n tr o ller   is   u s ed   d u e   to   its   ea s e   to   i m p le m en t ; it   d o es  n o t r eq u ir ed   m at h e m atica m o d el  o f   th e   s y s te m .   T h f u zz y   co n tr o ll er   is   u s ed   f o r   t h co m m a n d   o f   th s y s te m ,   it s   r o le  i s   to   e s ti m ate  th e   v a lu e   o f   th e   d u t y   c y cle  b ased   o n   v alu e s   o f   th er r o r   ( E )   an d   th ch an g o f   th a er r o r   ( DE ) .   W h er E   is   th d if f er en ce   b et w ee n   th p r ed icted   v o lta g b y   ANN  ( o u tp u o f   t h A N N)   an d   th o u tp u v o ltag o f   th co n v er ter .   T h e   f u zz y   co n tr o ller   co n tai n s   t h r ee   m ain   p ar ts   [ 2 0 , 2 1 ] :   a.   Fu zz i f icatio n T r an s f o r m atio n   o f   n u m er ical  v al u i n to   d eg r ee   o f   f u zz i n es s   b y   e v alu a tio n   o f   a   m e m b er s h ip   f u n ctio n .   b.   I n f er e n ce :   t h is   s tep   ai m s   to   li n k   th e   f u zz y   i n p u t   an d   o u tp u t   v ar iab les   t h r o u g h   r u le s   w h ic h   ar e x p r ess ed   as  f o llo w :   I f     is   1 an d      is   2 T h en     is   B .   W h er e      an d     ar th ch ar ac ter is tic   p h y s ical   q u an tit ies  o f   th s y s te m .   1 2   an d   B   ar th lin g u i s tic  ter m s .   I n   o u r   ca s e,   f iv lev el s   ar u s ed NB   ( n eg ati v b ig ) ,   NS  ( n e g ati v s m al l) ,   Z E   ( ze r o ) ,   P ( p o s itiv s m all)   an d   P B   ( p o s itiv b ig ) .   I n   th is   p ap er   Ma m d an i s   f u z z y   i n f er en ce   m et h o d ,   w i th   Ma x - Mi n   o p er atio n   f u zz y   co m b in atio n   h as  b ee n   u s ed .   T h e   co n tr o l r u les   o f   t h f u zz y   co n t r o ller   ar in d icate d   in   T a b le  2 .       T ab le  2 .   R u les b ase  o f   F u zz y   C o n tr o ller                   3 - Def u zz i f icatio n T r an s f o r m atio n   o f   f u zz y   s et  o f   an   o u tp u lin g u is t ic  v ar iab le  i n to   n u m er ic   v alu e.   W h a v u s ed   t h m et h o d   of   d eter m i n atio n   o f   t h ce n ter   o f   g r av it y   ( C O A )   o f   t h f in al  co m b in ed   f u zz y   s et.   T h p r o ce s s   o f   t h f u zz y   co n tr o ller   is   s h o w n   i n   Fi g u r 8 .   T h m e m b er s h ip   f u n ctio n s   o f   E ,   DE   a n d   ar s h o w n   r e s p ec tiv el y   i n   Fi g u r 9 ( a) ,   Fig u r 9 ( b )   an d   Fig u r 9 ( c) .           Fig u r e   8 .   Stru ct u r o f   f u zz y   co n tr o ller       E   DE   NB   NS   ZE   PS   PB   NB   ZE   ZE   PB   PB   PB   NS   ZE   ZE   PS   PS   PS   ZE   PS   ZE   ZE   ZE   NS   PS   NS   NS   NS   ZE   ZE   PB   NS   NB   NB   ZE   ZE   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1823     1 8 3 3   1830           ( a)   ( b )             ( c)   Fig u r 9 .   Me m b er s h ip   f u n ctio n s   o f   t h er r o r   ( a)   -   ch an g o f   er r o r   ( b )   -   d u t y   c y cle  ( c)       4.   SI M UL AT I O A ND  RE SU L T   I n   o r d er   to   ev alu ate  th p er f o r m a n ce   o f   th A NN  an d   f u zz y   lo g ic  b ased   MP PT  alg o r ith m ,   s i m u lat io n   u n d er   Ma tlab /Si m u lin k   w as c o n d u cted .   T h Si m u lin k   m o d el  is   s h o w n   in   Fig u r 1 0 .           Fig u r 1 0 .   A NN  an d   f u zz y   lo g ic  b ased   MPPT   alg o r ith m   i m p le m e n tatio n   o n   Si m u lin k   Si m u latio n   r esu lt s   o f   th m o t o r s   s p ee d ,   co n v er ter s   d u t y   c y cle,   in s t an ta n eo u s   P p o w er   an d   P o u tp u v o lta g f o r   th P & b ased   MPPT  an d   A NN  b ased   MPPT ,   at  s tan d ar d   c o n d itio n s   ( T =2 5 o C ,   S=1 0 0 0 W /m 2 ) ,   ar s h o w n   r esp ec tiv el y   in   Fig u r 1 1 ( a) ,   Fig u r 1 1 ( b ) ,   Fig u r 1 1 ( c)   an d   Fig u r 1 1 ( d ) .   I n   Fig u r 1 1   ( a ) ,   th v ar iatio n   o f   th m o to r   s p ee d   is   s h o w n .   C o m p ar in g   w it h   th P & alg o r ith m ,   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m   g iv e s   b etter   p er f o r m a n ce s t h r esp o n s ti m is   r ed u ce d ,   th s y s te m   g et s   s tab le  an d   r ea ch es  h i g h er   f i n al  v al u af ter   f e w   o s cillatio n s .   I n   Fig u r 1 1   ( b ) ,   th v ar iatio n   o f   t h d u t y   c y cle  i s   s h o w n .   W ith   th p r o p o s ed   alg o r ith m ,   th s y s te m   h a s   b etter   s tab ilit y ,   w h ic h   is   t h m o s i m p o r ta n p er f o r m a n ce .   I n   Fig u r 1 1   ( c) ,   th v ar iatio n   o f   in s ta n ta n eo u s   p o w er   is   s h o wn .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   all o w s   i n cr ea s i n g   th e   f i n al  v al u a n d   m in i m izin g   th o s cillatio n s   a n d   ti m e   r esp o n s e.   T h v ar iatio n   o f   P o u tp u t   v o lta g i s   s h o w n   i n   Fig u r 1 1   ( d ) .   I n   a   s i m ilar   w a y   to   th e   p o w er ,   t h e   p r o p o s ed   alg o r ith m   b r i n g s   th e   s y s te m   to   h i g h er   f in a v al u in   f e w   ti m a n d   w it h o u o s cillatio n s .   Fi g u r 1 2 ( a)   an d   Fig u r 1 2 ( b )   p r esen r esp e ctiv el y   t h cli m atic   co n d itio n s   d u r i n g   w h o le  d a y   ( s o lar   ir r ad ian ce   an d   te m p er atu r e) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       A   N eu r a l Netw o r a n d   F u z z Lo g ic  b a s ed   MPP A lg o r ith m   fo r   P h o to vo lta ic  P u mp in …  ( S a lw a   A s s a h o u t )   1831           ( a)   ( b )               ( c)   ( d )   Fig u r 1 1 .   Var iatio n   o f   m o to r s   s p ee d   ( a) ,   co n v er ter s   d u t y   c y cle  ( b ) ,   in s ta n tan eo u s   P p o w er   ( c)   an d   P o u tp u t v o lta g ( d )   at  s tan d ar d   co n d itio n s   ( T =2 5 o C ,   S=1 0 0 0 W / m 2               ( a)   ( b )   Fig u r 1 2 .   So lar   ir r ad ian ce   ( a)   an d   te m p er atu r ( b )   d u r in g   w h o le  d a y       Si m u latio n   r esu lt s   o f   th m o t o r s   s p ee d ,   co n v er ter s   d u t y   c y cle,   in s tan ta n eo u s   P p o w er   an d   P o u tp u v o lta g f o r   th P & b ased   MP PT   an d   A NN   b ased   MP PT ,   d u r in g   d a y ,   ar s h o w n   r esp ec ti v el y   i n   Fig u r 1 3 ( a) ,   Fig u r 1 3 ( b ) ,   Fi g u r 1 3 ( c)   an d   Fig u r 1 3 ( d ) .   A cc o r d r in g   to   t h s i m u latio n   r es u lts ,   th e   u s o f   A NN  an d   f u zz y   lo g ic   i m p r o v e s   t h s y s te m   p er f o r m a n ce s .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   g i v es  a   b etter   s tab i lit y   a n d   ac c u r ac y   to   th s y s te m .   As  it  is   s ee n   i n   Fig u r 1 3 ( a) ,   Fig u r 1 3 ( b ) ,   Fig u r 1 3 ( c)   an d   Fi g u r 1 3 ( d ) ,   th cu r v es  r ep r ese n f e w   o s ci llatio n s   a n d   r ea ch   a   h ig h er   f in al  v al u co m p ar in g   t o   th P & b ased   MP PT.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1823     1 8 3 3   1832           ( a)   ( b )               ( c)   ( d )   Fig u r 1 3 .   Var iatio n   o f   m o to r s   s p ee d   ( a) ,   co n v er ter s   d u t y   c y cle  ( b ) ,   in s ta n tan eo u s   P p o w er   ( c)   an d   P o u tp u t v o lta g ( d )   d u r in g   d ay       5.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er ,   an   A NN  an d   F u zz y   L o g ic  b ased   Ma x i m u m   p o w er   tr ac k er   f o r   p h o to v o ltaic  p u m p in g   s y s te m   h as b ee n   p r o p o s ed   an d   co m p ar ed   w ith   P & a n d   Fu zz y   L o g ic  b ased   MP PT .     T h A NN  an d   P & ar u s ed   f o r   th id en tif icatio n   th o p ti m al  v o lta g (  )   w h er ea s   t h f u zz y   co n tr o ller   is   u s ed   to   d eter m i n th d u t y   c y cle  ( D)   o f   th D C - DC   b o o s co n v er ter .   T h o s MP PT   alg o r ith m s   h ad   b ee n   test ed   b y   s i m u latio n   u n d er   Ma tlab /Si m u li n k .   A cc o r d in g   to   th s i m u latio n   r esu lt s ,   it  is   clea r   t h at  MP PT   b ased   o n   A NN  a n d   Fu zz y   L o g ic  is   m o r e   ef f icien t.  T h is   alg o r it h m   h a s   p r o v en   t h at  it  g i v es  b etter   p er f o r m an ce s t h r esp o n s t i m is   f ast,  t h s y s te m   is   m o r ac c u r ate  an d   r o b u s t to   ch an g i n g   w ea th er   co n d itio n s .       RE F E R E NC E   [ 1 ]   S a c c o n   P .   W a ter   f o a g ricu lt u re ,   i rrig a ti o n   m a n a g e m e n t.   Ap p S o il   Eco l .   2 0 1 8 1 2 3 7 9 3 - 7 9 6 .     [2 ]   M e a h   K,  F letc h e S ,   Ula   S .   S o l a p h o to v o l taic   w a ter  p u m p in g   fo re m o te  lo c a ti o n s.  Ren e w   S u st a in   En e rg y   Rev 2 0 0 8 1 2 ( 2 ):  4 7 2 - 4 8 7 .     [3 ]   A li y u   M ,   Ha ss a n   G ,   S a id   S A ,   S id d i q u i   M U,  A law a m A T ,   El a m i n   IM .   A   re v ie w   o f   so lar - p o w e re d   w a ter  p u m p in g   s y ste m s.  Ren e S u st a in   En e rg y   R e v .   2 0 1 8 8 7 :   6 1 - 7 6 .     [4 ]   S o n tak e   V C,   Ka lam k a V R.   S o l a p h o t o v o lt a ic  w a ter  p u m p in g   sy ste m   -   A   c o m p re h e n siv e   re v ie w .   Ren e S u sta in   En e rg y   Rev .   2 0 1 6 5 9 :   1 0 3 8 - 1 0 6 7 .     [5 ]   L e tch e T re v o M .   W h y   S o lar E n e rg y ?   Co mp r Gu i d   t o   S o l   En e rg y   S y st .   2 0 1 8 3 - 1 6 .     [6 ]   Ku m a ri  JS,   S a Ba b u   C,   P r o f e ss o A .   M a th e m a ti c a M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   P h o t o v o lt a ic  Ce ll   u sin g   M a tl a b - S im u li n k   En v iro n m e n t.   In J   El e c tr  Co mp u E n g   ( IJ ECE ) .   2 0 1 2 2 ( 1 ):  2 0 8 8 - 8 7 0 8 .     [7 ]   T i w a ri  A K,  Ka la m k a V R.   Ef f e c ts  o f   to tal  h e a d   a n d   s o lar  ra d ia ti o n   o n   th e   p e rf o rm a n c e   o f   so lar  w a t e p u m p in g   s y ste m .   Ren e En e rg y .   2 0 1 8 1 1 8 9 1 9 - 9 2 7 .     [8 ]   Do ra h a k S .   Ev a lu a ti n g   th e   ra d iat io n   a n d   tem p e ra tu re   e ff e c o n   p h o t o v o lt a ic  sy st e m s.  Bu ll   El e c tr  En g   I n fo rm a ti c s 2 0 1 5 4 (1 ) 1 - 6.   [9 ]   A b d o u rra z iq   M A ,   M a a ro u f M ,   I n f o   A .   Ex p e rime n tal  V e rif ica ti o n   o f   th e   M a in   M P P T   T e c h n iq u e f o P h o t o v o lt a ic  S y st e m .   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS ).   2 0 1 7 8 ( 1 ):  3 8 4 - 3 9 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.