I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - A I )   V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024, pp.  4003 ~ 4018   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v13.i4.pp 4003 - 4018          4003     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   O p t i m i z i n g t h e  p osi t i on  of  p h ot ovol t ai c  sol ar  t r ac k e r  p an e l s  w i t h  ar t i f i c i al  i n t e l l i ge n c e  u si n g  M A T L A B   S i m u l i n k       R ic ar d o L in e ls on , F ah m y R in an d a S ap u t r i   D e pa r t m e nt   of   E ngi ne e r i ng P hys i c s ,  F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng  a nd   I n f or m a t i c s ,   U ni ve r s i t a s  M ul t i m e di a  N u s a nt a r a , T a nge r a ng, I ndone s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  J a n   10 ,  2024   R e vi s e d  M a r   5 ,  2024   A c c e pt e d  M a r   21 ,  2024       This  research  aims  to  apply   an  artificial  intelligen ce  (AI)  system   to  cont rol  the  position  of  photovoltaic  (PV)  panels  to  maximize  the  use  of   solar  energ y  using  the  solar  tracker.  The  implementation   of  AI  algorithms   to  achieve  o ptimal  panel  orientation,  co nsidering  factors  such  as   sunlight  intensity  a nd  sun   position  is  also  discussed.  The  simulation  results  using  matrix  lab oratory  ( MATLAB )   Simulink  can  be  observ ed  on  the  scope ,  display ing  the  p osition  control  graph  of  the  solar  panel  from  sunrise  to  sunset.   By  emp loying  proportional  integral  derivative  (PID)  control,  the  error  is  likely  to  be  mi nimal,  ensuring   that  the  panel  will   continu e  to  follow  the   sun  until  it   sets   at  the  maximum  point  of  4:00   PM.  After   that,  the  panel   can  be   adjusted  back   or  reset  to  t he  initial  position  at  6:00  AM  for  the  following   day.  In  a  f ull - day  simulation,  the  solar  panel  will  follow  the  sun' s  movement  from  su nset  to  sunrise.  At  the  basic  level,  sunrise  occurs  in  the   first  hour  at  positi on  1.0,  which  is  6:00  AM  in  the  minimum  poi nt   at  the  bottom  left  corn er  of  the  curve,  and  sunset  occurs  in  the  afternoon  at  position  5.25,  which  is  4:00  PM  at  the  maximum point in the  top right cor ner of the  curve.   K e y w o r ds :   A r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   M A T L A B  S im ul in k   P hot ovol ta ic   P r opor ti ona l  in te gr a l  de r iv a ti ve   c ont r ol   S ol a r  m ot or  t r a c ke r   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   F a hm y R in a nda  S a put r i   D e pa r tm e nt   of   E ngi ne e r in g P hys ic s , U ni ve r s it a s  M ul ti m e di a  N us a nt a r a   St .  S c ie nt ia   B oul e va r d ,   G a di ng S e r pong,  C ur ug   S a nge r e ng,  K a b upa te n   T a nge r a ng,  B a nt e n  15810,  I ndone s ia   E m a il :  f a hm y.r in a nda @ um n.a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   T o  a c hi e ve   th e   goa ls   of   na ti ona l  s e lf - r e li a nc e   a nd  e ne r gy  r e s il ie nc e ,  a s   s ti pul a te d  in   th e   pr im a r y   r e gul a ti on  gove r ni ng  e ne r gy  is s ue s   in   I ndone s ia ,  na m e ly   G ove r nm e nt   R e gul a ti on  N um be r   79  of   2014   c onc e r ni ng  th e   na ti ona l  e n e r gy  pol ic y ,  th e   I ndone s i a n  gove r nm e nt   pr om ot e s   th e   ut il iz a ti on  of   r e ne w a bl e   e ne r gy  a nd  r e s tr a in s   th e   us e   of   f os s il   e ne r gy  s our c e s .  T h e   pol ic y  s e ts   a   ta r ge t  f or   th e   m ix   of   r e ne w a bl e   e ne r gy  f r om   2020 to 2050  [ 1] .  A ddi ti ona ll y, r e gul a ti ons  r e ga r di ng t he  us e  of  r e ne w a bl e  e ne r gy i n I ndone s ia  a r e  out li ne d i n   P r e s id e nt ia l  R e gul a ti on  N um be r   112  of   2022  c onc e r ni ng  th e   a c c e le r a ti on  of   r e ne w a bl e   e ne r gy  de v e lo pm e nt   f or   e le c tr ic it y  s uppl y   [ 2] .  R e ne w a bl e   e ne r gy  i s   in de e d   be c om in g   a   pr im a r y  f oc us   in   e f f or ts   to   r e duc e   th e   im pa c t  of   c li m a te   c ha nge   a nd   de pe nde nc e   on   f os s il   f ue ls   [ 3] - [ 5] .  M a ny  a r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   ( A I )   te c hnol ogi e s   a r e   e m pl oye d  in   m ode li ng  a nd  a n a ly z in g  r e ne w a bl e   e ne r gy  s ys te m s   to   e nha n c e   e f f ic ie nc y,  r e li a bi li ty ,  a nd   pe r f or m a nc e   [ 6] , [ 7] .   G lo ba l  e f f or ts   to   f in d  s us ta in a bl e   e ne r gy  s ol ut io ns   ha ve   s pa r ke d  in c r e a s e d  in te r e s t  in   s ol a r   e ne r gy   te c hnol ogi e s   in   th e   l a s t  f e w   d e c a de s   [ 8] ,  [ 9] .  A s   one   of   th e   m o s t  pr om is in g  r e ne w a bl e   r e s our c e s ,  s ol a r   e ne r gy  ha s   s ig ni f ic a nt   pot e nt ia l  to   m a ke   a   s ubs ta nt ia l  c ont r ib ut io n  to   t he   w or ld ' s   e n e r gy  ne e d s   [ 3] ,  [ 10] ,  [ 11] .  I n  th is   c ont e xt ,  phot ovol ta ic   ( P V )   pa ne ls ,  s e r vi ng  a s   th e   c or e   of   th e   s ol a r   e ne r gy  c onve r s io n  s ys te m   in to   e le c tr ic it y,  a r e   r e c e iv in g  s pe c ia l  a tt e nt io n  [ 12] ,  [ 13] .   F ig ur e   1  is   th e   s ol a r   e ne r gy  ge ne r a ti on  by  r e gi on  m e a s ur e d  in     te r a w a tt - hour s  ( T W h) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4003 - 4018   4004       F ig ur e  1.  G lo ba l  s ol a r  e ne r gy ge ne r a ti on  [ 14]       H ow e ve r , c ha ll e ng e s  a s s oc ia te d  w it h t he  va r ia bi li ty  of  s unl ig ht   in te ns it y a nd t h e  c ha ngi ng  pos it io n of   th e   s un  th r oughout  th e   da y  a f f e c t  th e   e ne r gy  out put   g e ne r a te d  by  P V   pa ne ls   [ 15] .  T h e r e f or e ,  opt im iz in g  th e   or ie nt a ti on  of   pa ne ls   to w a r ds   s unl ig ht   be c om e s   c r uc ia l  to   e nha nc e   th e   e f f ic ie nc y  of   th e   P V   s y s te m   [ 16] .  T he   gl oba l  de ve lo pm e nt   of   A I   w it h  va r io us   a ppl ic a ti ons   i s   il lu s tr a t e d  in   F ig ur e   2.  W he r e   a nnu a l  pa te nt s   obt a in e d  gl oba ll y e xc e e de d 30,000 pa t e nt s  f or  t he  pe r io d f r om  2018 to 2 020.           F ig ur e  2. T he  gl oba l  de ve lo pm e nt  of   AI   [ 17]       I nt e gr a ti ng  A I   w it h  th e   c ont r ol   of   P V   pa ne l   pos it io ns   pr e s e n ts   a n  in nov a ti ve   s ol ut io n  to   va r io us   c ha ll e nge s . A I   a ll ow s  t he   s ys te m  t o l e a r n f r om  pa s t  e xpe r ie nc e s  a nd i m pr ove  i ts  pe r f or m a nc e  ove r  t im e . I t  c a n   a da pt   to   c ha ngi ng  e nvi r onm e nt a l  c ondi ti ons ,  e ns ur in g  opt im a l  pos it io ni ng  of   th e   pa ne ls .  T hi s   dyna m ic   opt im iz a ti on ma xi m iz e s  t he  ut il iz a ti on of  s ol a r  e ne r gy, e nha nc i ng ove r a ll  e f f ic ie nc y.   T o  unde r s ta nd  a nd  im pl e m e nt   th is   s ol ut io n,  th is   a r t ic le   e xpl or e s   c onc r e te   a ppl ic a ti ons   of   A I   i n   c ont r ol li ng  th e   pos it io n  of   P V   pa ne ls   us in g  th e   m a tr ix   l a bor a to r y  ( M A T L A B )   S im ul in k  s im ul a ti on   e nvi r onm e nt .  T he   a dva nt a ge s   of   M A T L A B   S im ul in k  in   in te gr a ti ng  phys ic a l  m ode ls   a nd  A I   a lg or it hm s   m a ke   it   a n  id e a l  pl a tf or m   f or   de ve lo pi ng  in te ll ig e nt   c ont r ol   s ol ut io ns   f or   th e   pos it io ni ng  of   P V   pa ne ls .  T hr ough  th e   Y ea r   so l a r   en er g y   g en er a t i o n   ( T Wh )   Y ea r   N u m b er   o f   p a t en t s  g en er a t ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       O pt imi z in g t he  pos it io n of  photov ol ta ic  s ol ar  t r a c k e r  pane ls  w it h ar ti fi c ia l  …  ( R ic ar do L in e ls on )   4005   unde r s ta ndi ng  a nd  im pl e m e nt a ti on  of   th is   s ol ut io n,  it   is   e xp e c te d  th a t  th is   r e s e a r c h  c a n  c ont r ib ut e   to   th e   di s c ove r y  of   in nova ti ve   s ol ut io ns   th a t  not   onl y  e nha nc e   s ol a r   e ne r gy  e f f ic ie nc y  but   a ls o  pa ve   th e   w a y  f or   th e   de ve lo pm e nt  of  m or e  e nvi r onm e nt a ll y f r i e ndl y a nd s us ta in a bl e   e ne r gy t e c hnol ogi e s .     S e ve r a l  r e la te d  s tu di e s   c onduc te d  by  pr e vi ous   r e s e a r c he r s   pr ovi de   a   s ynt he s is   of   ke y  s tu di e s   in   th is   f ie ld ,  hi ghl ig ht in g  m e th odol ogi e s ,  f in di ngs ,  a nd  r e s e a r c h  c ont r ib ut io ns .  S hi nde   e t  al .   [ 18]   in ve s ti ga te d  th e   in te gr a ti on  of   pr opor ti ona l  in te gr a l  de r iv a ti ve   ( P I D )   c ont r ol le r s   a da pt in g  to   m a xi m um   pow e r   poi nt   tr a c ki ng  ( M P P T )  f or  a  s ol a r  a r r a y.  A li   e t  al .   [ 19]   f in de d t ha t  th e  B a t  A lg or it hm  ( P I D - B A )  pe r f or m s  t he  be s t  in  t e r m s  of   s e tt li ng  ti m e   a nd  ove r s hoot   f or   th e   s un  tr a c ki ng  s y s te m   o n  phot ovol ta ic   pa ne ls .   on  dua l - a xi s   tr a c ki ng  opt im iz a ti on  f or   s ol a r   c e ll s   us in g  th e   im pe r ia li s t  c om pe ti ti ve   a lg or it hm   ( I C A ) .  L iv e   e t  al .  [ 20 ]   c onduc te d  a   s im ul a ti on  s tu dy  of   f uz z y  a ut o - tu ni ng  P I D   c ont r ol le r s   us in g  M A T L A B .  M a s r ur   e t  al .   [ 21]   e xpl or e d  th e   opt im a l   ti lt   a ngl e   to   m a xi m iz e   P V   yi e ld s .  M os a la m   [ 22]   e va lu a te d  th e   ope r a ti on  of   a n  in te gr a te d  P V   s ys te m   w it h  bui ld in gs .  O uf e tt oul   e t  al .   [ 23]   a na ly z e d  th e   p e r f or m a nc e   of   P V   m odul e   pos it io ns   in   a   s ol a r   P V   a r r a y  unde r   pa r ti a l  s ha di ng  c ondi ti ons .  Q a is  e t  a l.   [ 24]   s ta te d  th a t  th e   r e s e a r c h  ut il iz e s   th e   T hr e e - D io de   M ode l  ( T D M )   f or   phot ovol ta ic   m odul e s ,  w he r e   it s   opt im a li ty   is   de te r m in e d  by  th e   opt im iz a ti on  a lg or it hm   us e d,  s uc h  a s   th e   C ir c le   S e a r c h  A lg or it hm   ( C S A ) ,  w hi c h  pr ovi de s   hi ghl y   a c c ur a te   r e s ul ts   a nd  lo w e r   a bs ol ut e   c ur r e nt   e r r or   c om pa r e d  to   ot he r   a lg or it hm s .  F a hm id a   e t  a l.   [ 25 ]   s im ul a te d  th e   m a xi m um   pow e r   poi nt   pos it io n  o f   P V   us in g  M A T L A B   s im s c a pe .  I khw a n  e t  al .  [ 26]   a ppl ie d  m ode l  pr e di c ti ve   c ont r o l  to   dua l - a xi s   s ol a r   t r a c ke r s   us in g  M A T L A B   S im ul in k  s im ul a ti ons .  G a ne s a n  e t  al .   [ 27]   f oc us e d  on  m ode li n g  a nd  s im ul a ti ng  th e   in c r e m e nt a l  c onduc ta nc e   a lg or it hm   f or   s ol a r   M P P T .  T he   di s ti nc ti on  of   th is   r e s e a r c h   f r om   s im il a r   s tu di e s   li e s   in   c r e a ti ng  a   uni que   a ppr oa c h  to   opt im iz in g  th e   pos it io n  of   P V   pa ne l s   a nd  c ons id e r in g  th e   r e a l - ti m e   va r ia bi li ty   of   s un  pos it io n  c ha nge s .  T hi s   s tu dy  ut il iz e s   di f f e r e nt   va r ia bl e s   in   th e   P I D   c on tr ol le r ,  pa ne l,   a nd  m ot or   pa r a m e te r s   th a t   w il l  im pa c t  M A T L A B  S im ul in k s im ul a ti ons .   T hi s   r e s e a r c h  ha s   s e ve r a l  obj e c ti ve s   th a t  de ta il   it s   f oc us   a nd  c ont r ib ut io ns   to   th e   unde r s ta ndi ng  a nd   de ve lo pm e nt   of   s ol a r   e ne r gy  te c hnol ogy.  F ir s tl y,  th e   r e s e a r c h  a im s   to   c om pr e he nd  th e   c onc e pt   of   P V s ,  a   c r uc ia l   pr oc e s s  i n c onve r ti ng he a t  e ne r gy i nt o e le c tr ic it y. W it h a  pr of o und unde r s ta ndi ng of  t hi s  pr oc e s s , t he  r e s e a r c h  is  e xpe c te d t o pr ovi de  be tt e r  i ns ig ht s  i nt o t he   e ne r gy c onve r s io n  m e c ha ni s m  i n P V  pa ne ls .   N e xt ,  th e   r e s e a r c h  t a r ge ts   a n   unde r s ta ndi ng   of   th e   m ove m e nt   o f   th e   s un   s ol a r   tr a c ke r   s ys t e m ,  a   vi ta l  e le m e nt   in   e ne r gy  e f f ic ie nc y  f or   s ol a r   pa ne ls .  T hi s   goa l  in c lu d e s   a n  a na ly s i s   of   how   th e   m ove m e nt   of   s ol a r   pa ne ls   c a n  be   opt im iz e d  to   e nha nc e   th e   e f f ic ie nc y  of  s ol a r   e ne r gy  c ol le c ti on  th r oughout  th e   da y.  A not he r   k e y  obj e c ti ve   is   to   unde r s t a nd  a nd  opt im iz e   th e   m ove m e nt   of   s ol a r   pa ne ls   a s   qui c kl y  a s   pos s ib le   to w a r ds   th e   opt im a l   s un  pos it io n.  A   d e e p  unde r s ta ndi ng   of   th e   dyna m ic s   of   th is   m o ve m e nt   f or m s   th e   ba s i s   f or   de s ig ni ng  a   s ys t e m   th a t  is  r e s pons iv e   a nd a da pt iv e  t o c ha ng e s  i n t he   s un' s  pos it io n.   I n  a ddi ti on  to   th e  t e c hni c a l  a s pe c ts ,  th is   r e s e a r c h  ha s   a   s ig ni f ic a nt   im pa c t  on  th e   de ve lo pm e nt   of   A I   to   opt im iz e   th e   pos it io n  of   P V   pa ne l s .  B y   le ve r a gi ng  A I ,   th is   r e s e a r c h  ope ns   th e   pot e nt ia l   to   im pr ove   th e   e f f ic ie nc y  of   s ol a r   e ne r gy  ut il iz a ti on  a nd  r e duc e   de pe nde nc e   on  c onve nt io na l  e ne r gy  s our c e s .  T he   be n e f it s   of   th is   r e s e a r c h  in c lu de   r e duc in g  ope r a ti ona l  c os t s   of   pow e r   pl a nt s   th r ough  th e  opt im iz a ti on  of   r e ne w a bl e   e ne r gy  us e , a s   w e ll   a s   m a ki ng  a   pos it iv e   c ont r ib ut io n  to   th e   ove r a ll   de ve lo pm e nt   of   r e ne w a bl e   e ne r gy  te c hnol ogy.  T hu s ,  th is   r e s e a r c h  not   onl y  a im s   to   d e e pe n  th e   unde r s ta ndi ng  of   P V   te c hnol ogy  but   a ls o  s e e k s   to   pr ovi de   pr a c ti c a l  s ol ut io ns  t o e nha nc e   e f f ic ie nc y a nd s u s ta in a bi li ty  i n s ol a r  e ne r g y ut il iz a ti on.         2.   M E T H O D   T he   r e s e a r c h  m e th odol ogy  a ppl ie d  in   th is   pr oj e c t  c ons is ts   of   s e ve r a l  s ta ge s   out li ni ng  th e   s te ps   of   s ys te m   de ve lo pm e nt   a nd  da ta   a na ly s is .   F ir s tl y,  th e   s ys te m   d e s ig n  in vol ve s   c r e a ti ng  a   c ir c ui t  f or   th e   P I D   c ont r ol le r ,  pa ne l,   a nd  m ot or .   N e xt ,  va r ia bl e   de te r m in a ti on  in vo l ve s   us in g  va r ia bl e   va lu e s   in   th e   P I D   c ont r ol le r ,   pa ne l,   a nd  m ot o r  s im ul a ti ons   to   e ns ur e   th e   pr e c i s io n  a nd   a c c ur a c y  of   th e   r e s ul ts . T he   f ol lo w in g  a r e   pa r a m e te r   va r ia bl e s   f or   th e   P V   pa ne l   a nd  m ot or   s e t   to   de te r m in e   th e   opt i m a l  li m it s   of   P I D   c ont r ol   f or   th e   P V   pos it io n  c onc e r ni ng t he  s un' s  or ie nt a ti on.   P V  P a ne l:   −   D a m pi ng  c oe f f ic ie nt   ( K d) :  th e   va lu e  K d= 5   r e f e r s   to   th e   da m pi n g  c oe f f ic ie nt   in   m ot io n   c ont r ol ,  a f f e c ti ng  how  qui c kl y t he  s ol a r  pa ne l  m ove m e nt  w il l  r e a c h t he  d e s ir e d p os it io n w it hout  s ig ni f ic a nt  ove r s hoot .   −   I nve r s e  of  m om e nt  of  i ne r ti a  ( 1/ J ) :  th e   va lu e  1/ J = 8.6  in di c a t e s  t he  i nve r s e  of  t he  m om e nt  of  i ne r ti a  of  t he   s ol a r  pa ne l,  i nf lu e nc in g t he  pa ne l' s  r e s pons e  t o c h a nge s  i n m ot i on.   M ot or :   −   M ot or   ga in   ( K g) :  th e   va lu e   K g= 2 , 000  r e f le c ts   how   e f f e c ti ve ly   th e   m ot or   c a n  tr a ns f e r   e le c tr ic a l  e ne r gy   in to  m e c ha ni c a l  m ot io n.   −   F r ic ti on  c oe f f ic ie nt   ( K f ) :  th e   va lu e   K f = 0.0700  r e pr e s e nt s   th e   f r ic ti on  c oe f f ic ie nt   in   th e   m ot or ,  a f f e c ti n g   how  e a s il y or  di f f ic ul ty  t he  m ot or  c a n m ove .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4003 - 4018   4006   −   T or que   c on s ta nt   ( K t) :  th e   va lu e   K t= 0.0700   r e f e r s   to   th e   to r que   c ons ta nt   of   th e   m ot or ,  r e la te d  to   how   m uc h  to r que  t he  m ot or  ge ne r a te s  ba s e d on the   c ur r e nt  pa s s in g t hr oug h i t.   −   I nve r s e   of   in duc ta nc e   ( 1/ L ) :  th e   va lu e   1/ L = 1.0000e - 05  in di c a t e s   th e   in ve r s e   of   th e   m ot or ' s   in duc ta nc e ,   a f f e c ti ng t he  m ot or ' s  r e s pons e  t o c ha nge s  i n c ur r e nt .   −   R e s is ta n c e   ( R ) :  th e   va lu e  R = 10  is   th e   m ot or ' s   r e s is ta nc e ,  in f lu e nc in g  how   e f f ic ie nt ly   e le c tr ic a l  e ne r gy  is   c onve r te d i nt o m e c ha ni c a l  e ne r gy by the  m ot or .   T he   ne xt   s te p  in vol ve s   th e   d e ve lo pm e nt   of   a n  A I   m od e l  w it h  t he   de s ig n  of   a n   a da pt iv e   a lg or it hm .   T hi s   a lg or it hm   c ons id e r s   e nvi r onm e nt a l  va r ia bl e s   to   opt im iz e   th e   pa ne l' s   pos it io n  r e la ti ve   to   th e   or ie nt a ti on  of   th e   s un.  A f te r w a r d,  th e   in te gr a ti on  of   A I   w it h   th e   P V   p a ne l  c ont r ol   s ys te m   is   c a r r ie d  out   u s in g  M A T L A B   S im ul in k, e ns ur in g t he  a li gnm e nt  a nd pe r f or m a nc e  of  t he  s ys te m .   S im ul a ti on  a nd  te s ti ng a r e   th e   im pl e m e nt a ti on s ta ge s   of   th e   P V   pa ne l  or ie nt a ti on   s ys t e m   m ode l  in to   th e   s im ul a ti on.  T hi s   is   done   to   te s t  th e   s ys te m ' s   r e s pons e   to   e nvi r onm e nt a l  c ha nge s   a nd  e ns ur e   th a t  th e   s ys te m   c a n  a da pt   dyna m ic a ll y. T he   a na ly s i s   of   r e s ul ts   i s   th e   f in a l  s te p,  i nvol vi ng  th e   e va lu a ti on  of   s ys t e m   e f f ic ie nc y  a nd r e s pons e  i n va r io us  e nvi r onm e nt a l  c ondi ti ons . F ur th e r m or e , t he  pa r a m e te r  va r ia bl e s  on t he  P V  pa ne l  a nd   m ot or   a r e   s e t  to   de te r m in e   th e   op ti m a l  li m it s   o f   P I D   c ont r ol   f or   th e   P V   pos it io n  c o nc e r ni ng  th e   s un' s   or ie nt a ti on.  F or   th e   P V   pa ne l,   th e   v a r ia bl e s   in vol ve   da m pi ng  c oe f f ic ie nt :  a nd  in ve r s e   of   m om e nt   of   in e r ti a ,  w hi le   f or   th e   m ot or ,  th e   va r ia bl e s   in c lu de   m ot or   ga in ,  f r ic t io n  c oe f f ic ie nt ,  to r que   c ons ta nt ,   in ve r s e   of   in duc ta nc e ,  a nd   r e s is t a nc e .  T he   va lu e s   of   th e s e   va r ia bl e s   a r e   c a r e f ul ly   c hos e n  to   a c hi e ve   a n  opt im a l  b a la nc e   be twe e n s y s te m  r e s pons e  a nd e ne r gy e f f ic ie nc y.       3.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N     3.1.    E n e r gy c on ve r s io n  i n  s ol ar  p an e ls   S ol a r  pow e r  ge ne r a ti on w it h  a   PV   pa ne l  s ys te m  i s  t he  pr e dom in a nt  t ype  of  s ol a r  pow e r  ge ne r a ti on  i n   I ndone s ia .  I ts   m a in   a dv a nt a ge   li e s   in   a   m or e   e f f ic ie nt   pr oc e s s ,   m a ki ng  th e   in s ta ll a ti on  c o s ts   m or e   a f f or da bl e .  T hi s  pow e r  ge ne r a ti on  s ys te m  c onve r ts   s ol a r  e ne r gy dir e c tl y i nt o e le c tr ic a l  e n e r gy t hr ough the   PV   c onc e pt .   B a s e d on  t he  F ig ur e  3, a   s ol a r  c e ll  i s  a n  e le c tr oni c  c om pone nt  m a de  of  s e m ic ondu c to r  m a te r ia l  th a t  is   s e ns it iv e   to   li ght .  T he   m a in   c om pone nt   u s e d  in   th e   m a nuf a c tu r e   of   s ol a r   c e ll s   is   a   phot odi ode ,  a n   e le c tr oni c   c om pone nt  t ha t  is  r e s pons iv e  t o l ig ht .  T hi s  s e ns it iv it y a ll ow s  s o la r  c e ll s  t o c a pt ur e  s unl ig ht  a nd  di r e c t  it  t o t h e   ne xt   s ys te m   to   be   c onve r te d  in to   e le c tr ic a l  e n e r gy.  T he   ba s ic   pr in c ip le   of   th e   P V   or   P V   e f f e c t  c onc e pt   is   to   di r e c tl y c onve r t  s unl ig ht  i nt o e le c tr ic it y t hr ough the  us e  of  s ol a r  c e ll s .            F ig ur e  3. S c he m a ti c  di a gr a m  of  P V  s ys te m       I n  th is   c onc e pt ,  s ol a r   c e ll s   f unc ti on  a s   a   to ol   to   c a pt ur e   li ght ,  w hi c h  c ont a in s   phot ons   f r om   th e   s un.   P hot ons   a r e   th e   ba s ic   uni ts   of   s ol a r   e ne r gy  th a t  c a n  be   c a pt ur e d by  s ol a r   c e ll s   a nd  th e n  c onve r te d  in to   e le c tr ic a l  pow e r .  S ol a r   c e ll s   ope r a te   on  th e   pr in c ip le   oppos it e   to   li ght   e m it ti ng  di ode s   ( L E D s ) ,  w hi c h  c onve r t  e le c tr ic a l   e ne r gy  in to   li ght   or   c a n  be   c ons id e r e d  s im il a r   to   phot odi ode s   i n  th e   p - n  ju nc ti on  r e la ti ons hi p.  W he n  phot ons   w it h hi ghe r  e ne r gy t ha n t he  e ne r gy ga p a r r iv e , t he  s e m ic onduc to r  a bs or bs  t he s e  photons  t o f or m  e le c tr on - hol e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       O pt imi z in g t he  pos it io n of  photov ol ta ic  s ol ar  t r a c k e r  pane ls  w it h ar ti fi c ia l  …  ( R ic ar do L in e ls on )   4007   pa ir s   a s   c ha r ge   c a r r ie r s .  S ubs e que nt ly ,  e le c tr ons   a nd  hol e s   m ove   s e que nt ia ll y  to w a r ds   th e   p  a nd  n   s e m ic onduc to r   la ye r s ,  c r e a ti ng  a   pot e nt ia l  di f f e r e nc e   a nd  phot oc ur r e nt ,  w hi c h  is   th e   c ur r e nt   ge ne r a te d  by  li ght .   W he n  phot ons   c ol li de   w it h  th e   s ol a r   c e ll ' s   w a ll ,  a   pr oc e s s   of   g e ne r a ti ng  e le c tr ic   c ur r e nt   oc c ur s .  T hi s   pr oc e s s   be gi ns  w he n a  photon hi ts  t he  s e m ic onduc to r  w a ll , c a us in g t he  l os s  of  a n e le c tr on i n t he  w a ll  c onduc to r  a to m .   T he   a to m   th a t  lo s e s   th is   e le c tr on  is   c a ll e d  a   hol e .  E le c tr ons   h a ve   a   n e ga ti ve   c h a r ge ,  w hi le   phot on s   ha ve   a   pos it iv e   c ha r ge .  T hi s   di f f e r e nc e   in   c ha r ge   c r e a te s   a n  e le c tr ic   c u r r e nt .  I n   a   s ol a r   c e ll ,  vol ta ge   a nd  c ur r e nt   a r is e   w he n  two  c onne c te d  e le c tr ode s   a r e   in   a   s ol id   a nd  li qui d  s ys te m .  W he n  th e   c onne c te d  e le c tr ode   r e c e iv e s   li ght   f r om  t he  s un, t he  vol ta ge  a nd c ur r e nt  w il l  a ut om a ti c a ll y a ppe a r .       3. 2 .    T h e  i m p ac t  of   s u n li gh t  i n t e n s it y   T he  l e ve l  of  s unl ig ht  r a di a ti on r e c e iv e d di r e c tl y by s ol a r  c e ll s  d ir e c tl y a f f e c ts  t he  vol ta ge  a nd c ur r e nt   ge ne r a te d  f r om   th e   P V   c onc e pt .  U nde r   c ondi ti ons   w he r e   s un li ght   r a di a ti on  in te ns it y  r e m a in s   c ons ta nt ,  a n  in c r e a s e   in   e nvi r onm e nt a l  te m pe r a tu r e   c a n  le a d   to   a   de c r e a s e   in   v ol ta ge   on  s ol a r   pa ne ls .   C onve r s e ly ,  th e   e le c tr ic   c ur r e nt   ge ne r a te d  by   s ol a r   c e ll s   w il l  in c r e a s e .  C h a nge s   in   te m pe r a tu r e   on  s ol a r   c e ll s   c a n   be   in f lu e nc e d  by   s e ve r a l   f a c to r s ,  in c lu di ng  a ir   te m pe r a tu r e ,  c lo ud  c ondi ti ons ,  a nd  w i nd  s pe e d  a r ou nd  th e   lo c a ti on  of   s ol a r   pa n e l  pl a c e m e nt .  I t  is   im por ta nt   to   unde r s ta nd  th a t  f lu c tu a ti ons   in   s unl ig ht   in te ns it y  a nd  c ha nge s   in   e nvi r onm e nt a l   te m pe r a tu r e   c a n  ha ve   a   s ig ni f ic a nt   im pa c t  on  th e   s ys te m ' s   r e s pons e .  T he r e f or e ,  pa r a m e te r   a dj us tm e nt s   on  th e   pa ne l  a nd  m ot or ,  s uc h  a s   d a m pi ng  c oe f f ic ie nt   a nd  in ve r s e   of   m om e nt   of   in e r ti a ,  s houl d  c ons id e r   va r ia ti ons   in   s unl ig ht   in te ns it y  a nd  te m pe r a tu r e   c ha nge s   th a t  m a y  oc c ur .  B y   in c or por a ti ng  th e s e   f a c to r s   in to   th e   a na ly s is ,   th is  r e s e a r c h c a n pr ovi de  de e pe r  i ns ig ht s  i nt o t he  pe r f or m a nc e   of  t he  P V  s ys te m  i n dyna m ic a ll y r e s ponding t o   e nvi r onm e nt a l  va r ia ti ons .     3. 3 .    I m p r ove m e n t  of   e f f ic ie n c y   T he   e f f ic ie nc y  of   s ol a r   pa ne ls   c a n  be   e nha nc e d  th r ough  th e   us e   of   r e f le c to r s   or   c onc e nt r a to r s .   R e f le c to r s   or   c onc e nt r a to r s   s ha pe d  li ke   m ir r or s   s e r ve   a s   r e f le c to r s   a nd  f oc us   s unl ig ht   ont o  th e   s ol a r   c e ll   pa ne ls .   T hi s   r e f le c ti on  of   s unl ig ht   in c r e a s e s   th e   c onc e nt r a ti on  of   li ght   on  th e   s ol a r   c e ll   pa ne ls ,  r e s ul ti ng  in   a   s ig ni f ic a nt   in c r e a s e   in   th e   ge ne r a t e d  e le c tr ic a l  e n e r gy.  S tu di e s   s how   th a t  t he   a ddi ti on  of   r e f le c to r s   or   c onc e nt r a to r s   c a n  in c r e a s e   th e   pow e r   out put   of   s ol a r   c e ll   pa ne ls   by  up  to   a ppr ox im a te ly   46% .  A lt hough  th is   m e th od   pr ovi de s   im pr ove d  pe r f or m a nc e ,  it   s houl d  be   not e d  th a t  c onc e nt r a ti ng  li ght   in te ns it y  c a n  le a d  to   a   r a pi d  in c r e a s e   in   th e   te m pe r a tu r e  of  t he  s ol a r  c e ll  pa ne ls .     T he   in c r e a s e   in   th e   te m pe r a tu r e   of   s ol a r   c e ll   pa ne ls   c a n   ne ga ti ve ly   a f f e c t  th e   pow e r   out put .  I n  f a c t,   e ve r y  1   ˚ C   in c r e a s e   in   th e   te m p e r a tu r e   of   s ol a r   p a ne ls , e s pe c ia ll y  f r om   th e   s ta nda r d  te m p e r a tu r e   of   25   ˚ C , c a n  c a us e  a  de c r e a s e  of  a bout  0.5%  i n t he  t ot a l  pow e r  ge ne r a te d. T h e r e f or e , opt im iz in g t he  e f f ic ie nc y of  s ol a r  c e l l   pa ne ls  not  onl y i nvol ve s  i nc r e a s in g l ig ht  i nt e ns it y but a ls o c ons id e r in g e f f e c ti ve  t e m pe r a tu r e  c ont r ol .  H ig h a ir   te m pe r a tu r e s   c a n  a ls o  b e   a   pe r f or m a nc e - r e duc in g  f a c to r  f or   s ol a r   pa ne ls .  A ddi ti ona ll y,  th e   p r e s e nc e   of   s ha di ng  obs ta c le s   c a n  r e duc e   th e   out put   of   s ol a r   pa ne ls ,  a nd  bypa s s   di ode s   c a n  be   im pl e m e nt e d  a s   a   s ol ut io n  to   a ddr e s s   th is   is s ue .   B y  c on s id e r in g  th e   in f lu e nc e   of   va r ia bl e s   s u c h  a s   l ig ht   in te ns it y,  te m pe r a tu r e ,  a nd  s h a di ng,  th i s  r e s e a r c h  le a ds   to   a   m or e   hol is ti c   unde r s ta ndi ng  of   th e   f a c to r s   th a t  a f f e c t  th e   e f f ic ie nc y  a nd   pe r f or m a nc e   of   s ol a r   pa ne ls .       3. 4 .    S ol ar  t r ac k e r   S ol a r  pow e r  pl a nt s  a r e  one  of  t he  f or m s  of  r e ne w a bl e  e ne r gy po w e r  pl a nt s  t ha t  a r e  i nc r e a s in gl y b e in g  im pl e m e nt e d  in   I ndone s ia ,  e s p e c ia ll y  in   a r e a s   th a t  a r e   not   ye t  c o ve r e d  by  th e   e le c tr ic it y  gr id .  T hi s   s ys te m   r e li e s   on  s unl ig ht   a s   th e   m a in   s our c e   of   e ne r gy   a nd  c onve r ts   it   in to   e le c tr ic it y  th r ough  th e   us e   of   s ol a r   pa ne ls .  T he   pow e r   c a pa c it y  ge ne r a te d  by  s ol a r   pa ne ls   is   de te r m in e d  by  th e   num be r   of   s ol a r   c e ll s   in   th e   pa ne l,   a s   w e ll   a s   th e   te m pe r a tu r e  a nd s unl ig ht  r a di a ti on t ha t  a f f e c t  th e s e  s ol a r  pa ne ls .   I t  is   known tha t  th e   o r ie nt a ti on  of   s unl ig ht   c ha nge s   w it h  th e   a xi s   of   th e   e a r th ' s   r ot a ti ona l   r ot a ti on.  T he   in te ns it y of  s unl ig ht  hi tt in g  t he  s ur f a c e  of  t he  s e m ic onduc to r  di ode  l a ye r  of  t he  s ol a r  pa ne l  c a us e s  e le c tr ons  i n  th e  di ode  l a ye r  t o ge ne r a te  a  vol ta ge  a nd c ur r e nt  di f f e r e nc e  due  t o t he  P V  e f f e c t.  W it h  th e  vol ta ge  a nd c ur r e n t   di f f e r e nc e , pot e nt ia l  e le c tr ic a l  e ne r gy i s  f or m e d, w hi c h w il l  be   di r e c te d t o t he  e le c tr ic a l  s to r a ge   s our c e .   T w o  s tr a te gi e s   c a n  be   a ppl ie d  to   a c hi e ve   th e   m a xi m um   pow e r  out put   f r om   s ol a r   pa ne ls .  F ir s t,   pow e r   out put   c ont r ol   c a n  be   done   by  a dj us ti ng  th e   out put   vol ta ge   us in g  a   pow e r   c onve r te r   known  a s   M P P T .  T he   s c he m a ti c   di a gr a m   of   s ol a r   tr a c ke r   is   s how n  in   F ig ur e   4  a nd  th e   s im ul a ti on  is   s how n  in   F ig ur e   5.  I n  a ddi ti on,   th e   pow e r   out put   of   s ol a r   pa n e ls   c a n  a l s o  be   in c r e a s e d   by  m a xi m i z in g  th e   s unl ig ht   r a di a ti on  r e a c hi ng  th e   s ur f a c e   of  t he  s ol a r  pa ne l.   T o  in c r e a s e   th e   s unl ig ht   r a di a ti on  r e a c hi ng  th e   s ol a r   pa ne l,   it   c a n   be   a c hi e ve d  by  a dj us ti ng  th e   pos it io n   of   th e   pa ne l  to   a lwa ys   be   pe r pe ndi c ul a r   to   th e   di r e c ti on  of   th e   s un.  T hi s   is   be c a us e   th e   pos it io n  of   th e   s un   c ha nge s  t hr oughout t he  da y f r om  e a s t  to  w e s t.  T he r e f or e , s ol a r   pa ne ls  ne e d t o be  a bl e  t o m ove  i n l in e  w it h t he   m ove m e nt  of  t he  s un t o opti m iz e  r a di a ti on a t  a ll  t im e s . T hi s  s ys te m  i s  known a s  a  s ol a r  t r a c ke r . T he  f or c e s  on  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4003 - 4018   4008   a   P V   pa ne l  a r e   g e ne r a ll y  r e la te d  to   s ol a r   e ne r gy  a nd  li ght   w a ve s .  C ha ng e s   in   f r e que nc y   or   w a ve le ngt h  c a n  a f f e c t  th e  a m ount  of  e ne r gy r e c e iv e d by the  s ol a r  pa ne l.             F ig ur e  4. S c he m a ti c  di a gr a m  of  s ol a r  t r a c ke r           F ig ur e  5. S ol a r  t r a c ke r  s im ul a ti on       B a s e d  on  th e   F ig ur e   6,  w he n  th e   c ur ve   of   th e   P V   m ove m e nt   in put   s ig na l  in c r e a s e s ,  it   c a n  r e f le c t  a   s it ua ti on  w he r e   th e   P V  s ys te m   r e c e iv e s   a ddi ti ona l  e ne r gy  or  s ig na ls . T hi s  c a n  be   c a u s e d  by   f a c to r s   s uc h   a s   a n   in c r e a s e   in   s unl ig ht   in te ns it y,  c h a nge s   in   th e   a ngl e   of   il lu m in a ti on,  or   a n  im pr ove m e nt   in   th e   e f f ic ie nc y  of   s ol a r   pa n e ls . I n t hi s  c ont e xt ,  a n i nc r e a s e  i n t he   s ig na l  c ur ve  c a n  i ndi c a te  t ha t  th e  P V  s y s te m  i s  r e c e iv in g m or e  po w e r   or  e ne r gy, pote nt ia ll y e nha nc in g i ts  pe r f or m a nc e  a nd e le c tr ic a l  out put .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       O pt imi z in g t he  pos it io n of  photov ol ta ic  s ol ar  t r a c k e r  pane ls  w it h ar ti fi c ia l  …  ( R ic ar do L in e ls on )   4009       F ig ur e  6. C ur ve  of  s ol a r  t r a c ke r  i nput  s ig na l  ( up)       O n t he  c ont r a r y, i n  F ig ur e  7,  a  de c r e a s e  i n t he  P V  i nput   s ig na l  c ur ve  c a n r e f le c t  a   c ondi ti on w he r e  t he   e ne r gy  or   s ig na l  r e c e iv e d  by  th e   P V   s ys te m   i s   de c r e a s in g.  F a c to r s   th a t  m a y  c a us e   th is   d e c r e a s e   c oul d  in c lu de   c lo ud  c ove r ,  r e duc e d s unl ig ht   in te ns it y,  or   te c hni c a l   is s ue s   w it h   s ol a r   pa n e ls .   T he   de c r e a s e   in   th e   s ig na l   c ur ve   m a y  in di c a te   th a t  th e   P V   s ys te m   is   ge ne r a ti ng  le s s   e n e r gy  or   pow e r ,  w hi c h  c a n  a f f e c t  it s   pe r f or m a nc e   a nd   e le c tr ic a l  out put .             F ig ur e  7. C ur ve  of  s ol a r   tr a c ke r  i nput  s ig na l  ( dow n)       F ig ur e   8  de m ons tr a te s   a   m a xi m um   w or m   a ngul a r   ve lo c it y  of   2245  de g/ s ,  in di c a ti ng  th e   s y s te m ' s   c a pa bi li ty   f or   r a pi d  a dj us tm e nt s .  T he   s ol a r   tr a c ke r   a ls o   e xh ib it s   a   m a xi m um   m ot or   to r que   of   0.2  N m ,  hi ghl ig ht in g  it s   m e c ha ni c a l  s tr e ngt h.  A ddi ti ona ll y,  th e   m a xi m u m   m ot or   pow e r   of   3.85  kW   s ho w c a s e s   it s   e ne r gy   e f f ic ie nc y.  T he   s y s te m ' s   r e s pons e   to   c h a nge s   in   th e   s ig na l   c ur ve   il lu s tr a te s   it s   a bi li ty   to   r e a c t  s w if tl y  to   f lu c tu a ti ons  i n t he  ope r a ti ona l  e nvi r onm e nt .   T he   hi gh  m a xi m um   a ngul a r   ve lo c it y  of   th e   w or m   a t  2245  d e g/ s   in di c a te s   th e   s ys te m ' s   a bi li ty   to   r e s pond  qui c kl y  a nd  a c c ur a te ly   to   c ha nge s   in   th e   s un' s   pos it io n .  T hi s   is   c r uc ia l  f or   m a xi m iz in g  th e   e f f ic ie nc y   of   s ol a r   e ne r gy  c ol le c ti on.  T he   m a xi m um   m ot or   to r qu e   o f   0.2   N m   in di c a te s   th e   m ot or ' s   a bi li ty   to   m ove   th e   s ol a r  t r a c ke r  s ys te m  w it h s uf f ic ie nt  pow e r  t o ove r c om e  r e s is ta n c e  a nd pote nt ia l  lo a ds  dur in g ope r a ti on.   T he  hi gh ma xi m um  m ot or  pow e r  of  3.85 kW  s ugge s ts  t ha t  th e  m ot or  c a n s uppl y s uf f ic ie nt  pow e r  f or   e f f ic ie nt   ope r a ti on  of   th e   s ol a r   tr a c ke r   s ys te m .  T hi s   le ve l  of   p ow e r   e ns ur e s   th e   m ot or   c a n  dr iv e   th e   s ys te m   e f f e c ti ve ly .  A de qua te   m ot or   pow e r   is   c r uc ia l  f or   a c h ie vi ng  th e   ne c e s s a r y  s pe e d  a nd  to r que .  C ons e que nt ly ,  it   s uppor ts  t he  s ys t e m ' s  a bi li ty  t o t r a c k t he  s un a c c ur a te ly  a nd r e li a bl y.         Y a w   s i g n a l   ( ° )   Y a w   s i g n a l   (°)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4003 - 4018   4010       F ig ur e  8. G r a phs  of  w or m  a ngul a r  ve lo c it y, m ot or  t or que , a nd  m ot or  pow e r       3. 5 .    S ol ar  p an e l  c on t r ol  u s in g  p r op or t io n al  i n t e gr al   d e r iv at i ve   T he   s un,  a s   a n  e ne r gy  s our c e ,  unde r goe s   m ove m e nt   th a t  m us t  be   tr a c ke d  by  s ol a r   pa ne ls   to   ge ne r a te   e ne r gy opti m a ll y. S ol a r  pa ne ls  ne e d  t he  a bi li ty  t o t r a c k t he   s un' s  m ove m e nt , w hi c h oc c ur s  c ont in uous ly  due  t o  th e   e a r th ' s   r ot a ti on  on  it s   a xi s .  T ypi c a ll y,  s ol a r   pa ne ls   a r e   in s ta ll e d  w it hout   a dj us ti ng  th e ir   pos it io n  to   f ol lo w   th e  s unl ig ht , r e s ul ti ng i n s ubopti m a l  out put  vol ta ge .   T o a ddr e s s  t hi s  i s s ue , d e vi c e s  a r e  us e d t o a dj us t  th e  t il t  of  s ol a r   pa ne ls , a ll ow in g t he m  t o dyn a m ic a ll y  f ol lo w   th e   s un' s   po s it io n.  T hi s   c ont in uous   a dj us tm e nt   m a xi m iz e s   s unl ig ht   e xpos ur e   th r oughout  th e   d a y.  A s   a   r e s ul t,   th e   out put   vol ta ge   of   s ol a r   pa ne l s   i s   s ig ni f ic a nt ly   e nha n c e d.  P a ne ls   w it h  th i s   dyna m ic   s c he dul in g  p e r f or m   be tt e r  c om pa r e d t o t hos e  w it hout  i t.   A   c ont r ol le r   is   ne e de d  to   r e gul a te   th e   m ove m e nt   of   s ol a r   pa ne ls ,  a nd  in   th is   pa pe r ,  th e   de s ig n  of   a   c ont r ol le r  us in g t he   P I D  m e th od  i s  c a r r ie d ou t  to  c ont r ol   th e  po s it io n of  s ol a r  pa ne ls  opt im a ll y  a lo ng t he  s un' s   pa th .  M ode li ng  a nd  s im ul a ti on  a r e   don e   us in g  S im ul in k  in   M A T L A B ,  a n  in te r a c ti ve   e nvi r onm e nt   f or   num e r ic a l  c a lc ul a ti ons ,  vi s ua li z a ti on,  a nd  pr ogr a m m in g.  T he   us e   of   M A T L A B   e na bl e s   da ta   a na ly s is ,  a lg or it hm   de ve lo pm e nt , a nd t he  c r e a ti on of  m ode ls  a nd  a ppl ic a ti ons .   P I D   c ont r ol ,  a s   one   of   th e   c ont r ol   m e th ods ,  is   e m pl oye d  to   im pr ove   th e   s ys te m ' s   r e s pons e .  P r opor ti ona l  c ont r ol   a m pl if ie s   th e   e r r or   s ig na l,   s pe e di ng  up  t he   s ys te m ' s   out put   to w a r ds   th e   s e tp oi nt .  T h e   r e la ti ons hi p be twe e n t he  c ont r ol le r  i nput  u( t)  a nd t he  e r r o r  s ig na l  e ( t)  i n F ig ur e  9 i s  de s c r ib e d i n ( 1)   [ 18] .     u( t)  =  K p e ( t)   ( 1)           F ig ur e  9. B lo c k di a gr a m  of  pr opor ti ona l  c ont r ol       T he   in put   s ig na l  w il l  be   s um m e d  w it h   th e   f e e db a c k  s ig na l,   a nd  th e   e r r or   ge ne r a te d   f r om   th is   s um m a ti on ope r a ti on w il l  be  m ul t ip li e d by the  p r opor ti ona l  c on s ta nt  ( K p)  t o pr oduc e  t he  c ont r ol le r  i nput  u( t ) .   T he   in te gr a l   c ont r ol   f unc ti on  ( K i)   is   e s s e nt ia ll y  d e s ig ne d   to   e li m in a te   of f s e t   e r r or s   th a t  of te n   a r is e   f r om   pr opor ti ona l  c ont r ol .  T he   r e la ti ons hi p  be twe e n  th e   in te gr a l  c ont r ol   out put   u( t )   a nd  th e   e r r or   s ig na l  e ( t )   ba s e d  on F ig ur e  10 i s  de s c r ib e d i n ( 2)   [ 18] .     i nput   W o rm  A n g u l a r   V el o c i t y   (d eg / s )   W o rm  M o t o r   T o rq u e  (Nm)   W o rm  M o t o r   P o w er   (k W )   T i me   T i me   T i me   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f  I nt e ll     I S S N :  2252 - 8938       O pt imi z in g t he  pos it io n of  photov ol ta ic  s ol ar  t r a c k e r  pane ls  w it h ar ti fi c ia l  …  ( R ic ar do L in e ls on )   4011   u ( t ) = Ki ∫ 0   e ( t )   d ( t )   ( 2)           F ig ur e  10. B lo c k di a gr a m  of  i nt e gr a l  c ont r ol       D e s c r ip ti on:   u( t) :  P I D  c ont r ol le r  out put  s ig na l   K p:  pr opor ti ona l  c ons ta nt   K i:  i nt e gr a l  c ons ta nt   K d:  de r iv a ti ve  c ons ta nt   e ( t) :  e r r or  s ig na l   d( t) :  di s tu r ba nc e   D e r iv a ti ve  c ont r ol  i s  of te n r e f e r r e d t o a s  a  s pe e d c ont r ol le r  be c a us e  i ts  out put  i s  di r e c tl y pr opor ti ona l   to   th e   r a te   of   c ha nge   of   th e   e r r or   s ig na l.   T h e   bl oc k  di a gr a m   of   de r iv a ti ve   c ont r ol   is   s how n  in   F ig ur e   11.  T h e   r e la ti ons hi p  be twe e n  th e   de r iv a ti ve   c ont r ol   out put   u ( t )   a nd  th e   e r r or   s ig na l  e ( t )   is   de s c r ib e d  in   ( 3)   [ 18] .   T hi s   c ont r ol  m e th od he lp s  i m pr ove  t he  s ys te m ' s  r e s pons e  t o c h a nge s  i n t he  e r r or  s ig na l .     u ( t ) = Kd   d ( e ) t      ( 3)           F ig ur e  11. B lo c k di a gr a m  of  de r iv a ti ve  c ont r ol       T he   c om bi na ti on   of   th e   th r e e   c ont r ol le r s   f or m s   a   P I D   c ont r ol le r .  P I D   c ont r ol le r s   a r e   c om m onl y   us e d   in   c ont r ol   pr oc e s s e s   a nd  s ys te m s .  T he   e qua ti ons   f or   a   P I D   c on tr ol le r   a r e   pr ovi de d,  a nd  F ig ur e   12   s how s   th e   bl oc k di a gr a m  of  t he  P I D  c ont r ol le r   [ 18 ] .     u ( t ) = Kp   e ( t ) + Ki ∫ 0 e ( t )   d ( t )   ( 4)     E xpl a na ti on:   u( t) :  P I D  c ont r ol le r  out put  s ig na l   K p:  pr opor ti ona l  c ons ta nt   K i:  i nt e gr a l  c ons ta nt   K d:  de r iv a ti ve  c ons ta nt   e ( t) :  e r r or  s ig na l   d( t) :  di s tu r ba nc e   T he  c r e a ti on of  t he  P I D   c ont r ol le r  s ys te m  c ons i s ts  of   s e ve r a l  s u bs ys te m s ,  i nc lu di ng t he  m ot or  a nd t he   c ont r ol   pa ne l,   a s   s how n  in   F ig ur e   13.   I ni ti a ll y,   th e   r e s e a r c he r   d e s ig ns   th e   m ot or   m ove m e nt   s ys te m .  N e xt ,  th e   r e s e a r c he r   de ve lo ps   th e   c ont r ol   pa ne l.   F in a ll y,  th e s e   two  s ubs ys t e m s   a r e   in te gr a te d  in to   a   s in gl e   P I D   c ont r ol le r   s ol a r  t r a c ke r  s ys te m .       i nput   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :  2252 - 8938   I nt  J  A r ti f  I nt e ll , V ol . 13, No. 4, D e c e m be r  2024:  4003 - 4018   4012       F ig ur e  12. B lo c k di a gr a m  of  de r iv a ti ve  c ont r ol  P I D           F ig ur e  13. C ont r ol  m ot or       T he   f ir s t  s ubs y s te m   de s ig ne d  is   th e   m ot or   c ont r ol ,  a s   il lu s tr a te d  i n  F ig ur e   14.  T hi s   s ub s ys te m   in c lu de s   th e   e qua ti ons   f or   th e   m ot or   th a t  ge ne r a te s   to r que   to   r o ta te   th e   s ol a r   pa ne l.   T he s e   e qua ti ons   de s c r ib e   th e   e le c tr om a gne ti c  m ot io n ne c e s s a r y f or  t he  s ys te m ' s  op e r a ti on   [ 18] .     di dt   =  1 L   ( V   –   K g K f   d θ dt   –   R i )   ( 5)     E xpl a na ti on:   di /d t:   de r iv a ti ve   of  c ur r e nt  w it h r e s pe c t  to  t im e , de pi c ti ng t he  c ha nge  i n e le c tr ic  c ur r e nt  i n t he  m ot or     L :  m ot or   in duc ta nc e     V :  m ot or   in put  vol ta ge     K g:   ge a r   r a ti o c ons ta nt     K f :  f r ic ti on  c ons ta nt     dθ /d t:   de r iv a ti ve   of  r ot a ti on a ngl e  w it h r e s pe c t  to  t im e , de pi c ti ng t he  a ngul a r  ve lo c it y of  t he  m ot or     R :  m ot or   r e s is ta nc e .           F ig ur e  14. C ont r ol  m ot or  s ub  s ys te m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.