I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 ,   p p .   2642 ~ 2 6 5 4   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 2 6 4 2 - 2 6 5 4           2642     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Co mpa ra tive a ss ess ment of an  imp ro v ed as y mm etric a l f uzzy   lo g ic control - ba se d  ma x imum  powe r point  tracking   f o r  pho tov o ltaic  sy stems under  pa rtiall y  sha ded conditio ns       At hira h B a t risy ia   K a m a l A r if f in 1 ,   M uh a m m a d Iq ba l Za k a ria 1 ,   Wa n  No r a is ha h Wa n Abdu l  M un im 1 ,   M uh a m m a d Niz a m   K a m a ru din 2 ,   Na bil   E l F ez a zi 3   1 S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M A R A ,   S h a h   A l a m,   S e l a n g o r ,   M a l a y si a   2 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   Te c h n o l o g y   a n d   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n i k a l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M e l a k a ,   M a l a y si a   3 I M D - E,   H i g h e r   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y   o f   D a k h l a ,   I b n   Zo h r   U n i v e r s i t y ,   A g a d i r ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 6 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Feb   2 4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   3 ,   2 0 2 5       Th is  p a p e r  p re se n ts  a n   e n h a n c e d   a sy m m e tri c a l  fu z z y   lo g ic  c o n tr o l  (AFL C)   b a se d   m a x imu m   p o we r  p o i n t  t ra c k in g   (M P P T)  a lg o rit h m   d e sig n e d   f o r   p h o to v o lt a ic   (P V)  s y ste m s  u n d e r  p a rti a l  sh a d in g   c o n d it io n s  (P S Cs) .   Wi t h   t h e   in c re a sin g   g l o b a l  e n e rg y   d e m a n d   a n d   g r o win g   e n v iro n m e n tal   c o n c e rn s,  m a x imiz in g   so lar  e n e rg y   e fficie n c y   h a s  b e c o m e   m o re   e ss e n ti a l  t h a n   e v e r.   Th e   p ro p o se d   AF LC - M P P T  a lg o rit h m   tac k les   th e   c h a ll e n g e s  o f  a c c u ra tely   trac k in g   th e   g lo b a l  m a x imu m   p o we r  p o in t  (G M P P )  in   P S Cs,  wh e re   c o n v e n ti o n a l  m e th o d s  fre q u e n t ly   u n d e r p e rfo rm .   By   u ti li z i n g   a sy m m e tri c a l   m e m b e rsh ip   fu n c ti o n s  a n d   o p ti m ize d   ru le   se ts,  t h e   a lg o rit h m   si g n ifi c a n t ly   imp ro v e s  se n siti v it y   a n d   p re c isio n   in   d e tec ti n g   a n d   re sp o n d i n g   t o   v a riatio n s   in   s h a d i n g .   S im u latio n s  c o n d u c ted   i n   M ATLAB/S im u li n k   c o m p a re   th e   p e rfo r m a n c e   o f  th e   p ro p o se d   AFL C - b a se d   M P P T  wit h   th e   c o n v e n ti o n a l   p e rtu rb   a n d   o b se rv e   (P & O)  m e th o d   a c ro ss   m u lt i p le  sh a d i n g   sc e n a rio s.  T h e   re su lt s  d e m o n stra te  th a t   th e   A F LC  a p p r o a c h   o u t p e rfo rm s  t h e   c o n v e n t io n a l  m e th o d   in   term s  o f   trac k i n g   sp e e d ,   sta b i li ty ,   a n d   o v e ra ll   e fficie n c y ,   p a rti c u larly   in   d y n a m ica ll y   c h a n g in g   e n v ir o n m e n tal  c o n d it io n s.  F u r th e rm o re ,   th e   AFL C  a lg o rit h m   p ro v i d e s  su b sta n ti a l  imp ro v e m e n ts  in   v o l tag e   re g u latio n ,   re d u c e s se tt li n g   ti m e ,   a n d   m in imi z e s ste a d y - sta te o sc il latio n s,  c o n tr ib u ti n g   to   th e   m o re   e fficie n t  a n d   re li a b le o p e ra ti o n   o f  P V sy ste m s u n d e r  p a rti a l  sh a d in g   c o n d i ti o n s.   K ey w o r d s :   Asy m m etr ical  f u zz y   lo g ic  co n tr o l   DC - DC   b o o s t c o n v er ter   MA T L AB /S im u lin k   Ma x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   Ph o to v o ltaic  s y s tem   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mu h am m ad   I q b al  Z a k ar ia   Sch o o l o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   C o lleg e  o f   E n g i n ee r in g ,   U n iv er s iti T ek n o lo g i M AR A   Sh ah   Alam ,   Ma lay s ia   E m ail:  iq b al. z@ u itm . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N    E n er g y   is   v ital  f o r   m ee tin g   b as ic  h u m an   n ee d s ,   in clu d in g   h ea l th ,   ev er y d a y   liv in g ,   co m m u n ic atio n ,   an d   m o b ilit y ,   as  well  as  f o r   ec o n o m ic  an d   s o cial  d ev elo p m en t   an d   well - b ein g .   W o r ld wid e  en er g y   d e m an d   is   in cr ea s in g   an n u ally ,   in   lin e   with   co r r esp o n d in g   g r o wth .   Acc o r d in g   to   th e  U. S.  E n er g y   I n f o r m atio n   Ad m in is tr atio n   ( E I A) ,   g lo b al  en er g y   co n s u m p tio n   is   p r o jecte d   to   r is e  b y   n ea r ly   5 0 %  [ 1 ] .   Sin ce   th e  in d u s tr ial  r ev o lu tio n ,   f o s s il  f u els  h av e   b ee n   th e  p r im ar y   s o u r ce   o f   en e r g y ,   cu r r en tly   s u p p ly in g   ab o u t 8 0 %  o f   t h e  wo r ld ’ s   en er g y   [ 2 ] .   Ho wev er ,   th e  d e p letio n   o f   f o s s il  f u els  p r esen ts   a  s ig n if ican t  ch allen g e  in   m ee tin g   th is   g r o win g   d em an d ,   as  th ese  r eso u r ce s   a r e  n eith er   s u s tain ab le  n o r   e n v ir o n m e n tally   f r ien d ly .   Fo s s il  f u els  co n tr ib u te  to   s ev er e  is s u es  s u ch   as  g lo b al  war m in g   an d   air   p o llu tio n   d u e  t o   ca r b o n   d io x id e  ( C O 2 )   em is s io n s   r elea s ed   in to   th e   atm o s p h er e  [ 3 ] .   I n   r esp o n s e  to   th ese  ch allen g es,   th e  f o cu s   h as  s h if ted   to war d   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         C o mp a r a tive  a s s ess men t o f a n   imp r o ve d   a s ymm etri ca l fu z z y  lo g ic  …  ( A th ir a h   B a tr is yia   K a ma l A r iffi n )   2643   in clu d in g   win d ,   s o lar ,   tid al,   a n d   g e o th er m al   en er g y ,   as  v iab le  alter n ativ es  to   ad d r ess   th e  e n er g y   s h o r tf all  [ 4 ] .  Am o n g   th ese,   s o lar   en er g y   s tan d s   o u t  as  a  co m p ellin g   s o lu tio n   d u e  to   its   lim itles s   an d   ec o - f r ien d ly   ch ar ac ter is tics ,   p r o v i d in g   a  s u s tain ab le  en er g y   s o u r ce   wit h o u t  ca u s in g   h ar m f u l  en v ir o n m en tal  im p ac ts   [ 5 ] .  Fu r th er m o r e ,   s o lar   en e r g y   is   o n e  o f   th e  m o s t  ef f icien t  s o lu tio n s   p r o p o s ed   to   r e d u ce   b o th   th e  ec o n o m ic  an d   en v ir o n m en tal  f o o tp r in ts   o f   en er g y   [ 6 ] .    I n   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s ,   th e  p r im ar y   m et h o d   f o r   h a r n ess in g   s o lar   en er g y   is   th e  co n v er s io n   o f   s u n lig h t  in to   elec tr ical  en e r g y   th r o u g h   th e  PV  ef f ec t.  T h is   p r o ce s s   u tili ze s   s o lar   ce lls   m ad e  f r o m   s em ico n d u cto r   m ater ials   s u ch   as  s ilico n ,   wh i ch   ar e   ca p ab le   o f   tr an s f o r m in g   s u n lig h t   in to   elec tr icity .   A  p h o to v o ltaic  s y s tem   in clu d es  o n e  o r   m o r e  s o lar   p an els,  an   in v er ter ,   a n d   o t h er   elec t r ical  an d   m ec h a n ical  co m p o n e n ts .   T h ese  elem en ts   wo r k   to g eth e r   to   ca p tu r e  s o lar   en er g y   an d   g en er ate  elec tr i city ,   illu s tr atin g   th e   f u n d am e n tal  o p er atio n   o f   a   p h o to v o ltaic  s y s tem   [ 7 ] .   T h e  p er f o r m a n ce   o f   a   PV  s y s tem   is   in f lu en ce d   b y   its   u n iq u e   ch ar a cter is tic,   k n o wn   as  th e  m ax im u m   p o we r   p o in t  ( M PP ) ,   wh ich   v ar ies  with   ex ter n al  f ac to r s   s u ch   as  ir r ad iatio n   an d   tem p er atu r e  [ 8 ] .  A  k ey   f u n cti o n   o f   PV  s y s tem s   is   to   ef f icien tly   a n d   r ap id ly   e x tr ac t  th e   m ax im u m   av aila b le  s o lar   en e r g y   u n d er   v ar y in g   en v ir o n m e n tal  co n d iti o n s ,   a  p r o ce s s   k n o wn   as m a x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   ( M PP T )   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Ov er   th e   y ea r s ,   n u m er o u s   MPPT  alg o r ith m s   h av e   b ee n   d e v e lo p ed   t o   o p tim ize  p o wer   tr ac k in g   in   PV  s y s tem s ,   in clu d in g   p e r tu r b   an d   o b s er v e   ( P& O) ,   in c r em en ta l  co n d u cta n ce   ( I NC ) ,   f u zz y   lo g ic  co n t r o l  ( FLC)   [ 1 1 ] – [ 1 3 ]   an d   a d ap tiv e  f r ac tio n al  o r d er   PID   ( A - FOPID)   co n tr o ller s   [ 1 4 ] .   C o n v en tio n al  m e th o d s   s u ch   as  P& O   an d   I NC   ar e  wid el y   u s ed   d u e  t o   th eir   s im p licity   a n d   ea s e  o f   i m p lem en tatio n .   T h e  P& O  m et h o d   p er tu r b s   th e  PV   ar r ay   v o ltag e  o r   cu r r e n t  to   tr ac k   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  ( MPP) ,   wh ile  I N C   d eter m in es  t h e  MPP  b y   an aly zin g   th e  s lo p e  o f   th e  PV  p o wer   cu r v e  [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   f ac e  s ig n if ican t  ch all en g es  u n d er   p ar tial   s h ad in g   co n d itio n s   ( PS C s ) ,   wh er e  th e  p o wer - v o ltag e  (P - V)   cu r v e  co n tain s   m u ltip le  p ea k s ,   in clu d in g   a   g lo b al   m ax im u m   p o wer   p o in t   ( GM PP )   an d   s ev er al   lo ca l  m a x im u m   p o wer   p o in ts   ( L MPPs ) .   T h is   o f ten   ca u s es  P& O   an d   I NC   to   b ec o m e  tr ap p e d   at  lo ca l  m ax im a,   lead in g   to   p o wer   lo s s es.  I n   co n tr ast,  FLC  o f f er s   g r ea ter   ad a p tab ilit y   th r o u g h   r u le - b ase d   s y s tem s ,   an d   A - FOPID  d em o n s tr ates  im p r o v ed   tr ac k in g   ac cu r ac y   an d   r esp o n s e  s p ee d .   T h e  p r o p o s ed   asy m m et r ical  FL C   ap p r o ac h   b u ild s   u p o n   th ese  ad v a n ce m en ts   b y   b al an cin g   ad a p tab ilit y ,   s im p licity ,   an d   f lex ib ilit y ,   m ak in g   it  h ig h ly   s u itab le  f o r   r ea l - wo r ld   PV  s y s tem s   u n d er   PS C s .   Ad d r ess in g   th e   ch allen g es  p o s ed   b y   PS C s   r eq u ir es  r o b u s t  alg o r ith m s   ca p ab l e  o f   ac cu r ately   d is ti n g u is h in g   GM PP   f r o m   L MPPs   u n d er   v ar y i n g   s h ad in g   s ce n ar i o s   [ 1 7 ] .    FLC   alg o r ith m   is   an o t h er   wid e ly   u s ed   a p p r o ac h   f o r   t r ac k in g   t h e  m ax im u m   p o wer   p o in t  i n   P V  s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s .   T h e  f u zz y   c o n tr o l  s tr ateg y   ca n   ef f ec tiv ely   a d d r ess   th e  in h er e n t  f laws  in   PV  s y s tem s   b y   d y n am ically   ad ju s tin g   to   v a r iatio n s   in   o p er atin g   c o n d itio n s   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   On e  o f   th e  k e y   ad v an tag es  o f   f u zz y   th eo r y   is   its   ab ilit y   to   h an d le  u n ce r tai n ties   an d   in ac cu r ac ies  r elate d   to   MPP  d etec tio n ,   wh ich   o f ten   a r is e  f r o m   f lu ctu a tio n s   in   s o lar   ir r a d ian ce   an d   lo ad   ch a n g es  [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   Ad d itio n ally ,   th e   f lex i b ilit y   o f   f u zz y   lo g ic  allo ws  f o r   th e   d ev elo p m en t   o f   r u le - b ased   s y s tem s   th at  ca n   a d ap t  t o   a   w id e  r an g e  o f   in p u t  co n d itio n s ,   en s u r in g   m o r e  r eli ab le  an d   ef f icien t  MPP  tr ac k in g   in   co m p lex   en v ir o n m en ts .   T h e  FLC   s y s tem   u s e s   two   in p u t  v ar iab les  an d   o n e   o u tp u t  v a r iab le,   with   th e   co n tr o l  p r o ce s s   d iv id ed   in to   t h r ee   s tag es:  f u zz if icatio n ,   f u zz y   in f er en ce ,   a n d   d ef u zz if i ca tio n .   T h is   s tu d y   aim s   to   d ev elo p   an   im p r o v e d   MPPT  alg o r ith m   th at  lev er ag es  asy m m etr ical  FLC   t o   en h an ce   tr ac k in g   p e r f o r m an ce   u n d er   P SC s .   T h e  n o v elty   o f   th is   r esear ch   lies   in   th e  im p lem en tatio n   o f   asy m m etr ical   m em b er s h ip   f u n ctio n s   an d   tailo r ed   f u zz y   r u le  s ets,  wh ich   im p r o v e  tr ac k i n g   ac cu r ac y ,   s tab ilit y ,   an d   ef f icien cy   in   d y n am ically   ch an g in g   en v i r o n m en tal  co n d itio n s .   Un lik e  co n v en tio n al  f u zz y   lo g ic  m et h o d s ,   th e  p r o p o s ed   ap p r o ac h   is   s p ec if ically   d esig n ed   to   ad a p t  to   th e  c o m p lex   a n d   n o n - lin ea r   c h ar ac ter is tics   o f   PV  s y s tem s   u n d er   PS C s .   T h e  s tr u ctu r e  o f   th is   p ap er   is   as  f o llo ws:   Sect io n   2   p r o v id es  an   o v er v iew  o f   th e  PV  s y s tem   an d   its   co m p o n en ts .   Sectio n   3   in tr o d u ce s   th e  p r o p o s ed   asy m m e tr ical  FLC   a lg o r ith m .   Sectio n   4   d is cu s s es  th e   MA T L AB /S im u lin k   s im u latio n   r esu lts ,   an d   Sectio n   5   co n cl u d es th e  p ap er .       2.   DE SCR I P T I O N  O F   T H E   P H O T O VO L T A I C  SY ST E M   2 . 1 .    P ho t o v o lt a ic  ( P V)   s y s t em   Fig u r e  1   illu s tr ates  th e  b lo ck   d iag r am   o f   a  PV  s y s tem   with   a n   MPPT  co n tr o ller .   T h e   s y s tem   em p lo y s   an   MPPT  co n tr o ller   b ased   o n   asy m m etr ical  f u zz y   lo g ic  c o n t r o l  ( AFLC),   wh ich   p r o ce s s es  v o ltag e  an d   cu r r en t   in p u ts   f r o m   th e   PV  p a n el  to   a d ju s t  th e  d u ty   cy cle  ac c o r d in g ly .   T h e   d ir ec t   cu r r e n t  ( DC ) - to - d ir ec t  cu r r en t  ( DC )   co n v er ter   s er v es  to   r eg u late  t h e  DC   o u tp u t,  e n s u r in g   it  ca n   b e  ad ju s ted   f o r   m a x im u m   p o wer   ex tr ac tio n   [ 2 2 ] .  T h e  AFLC a lg o r ith m   in v o lv es th r ee   m ain   p r o ce s s es: f u zz if icatio n ,   in f er e n ce ,   an d   d ef u zz if i ca tio n .     2 . 2 .     P ho t o v o lt a ic  c ell   Fig u r e  2   d e p icts   a  cir cu it   m o d e l  o f   a  s o lar   PV  ce ll,  wh ic h   s er v es  as  an   elec tr ical  t r an s d u ce r   to   tr an s f o r m   p h o to n   en e r g y   f r o m   lig h t  i n to   elec tr ical  en e r g y .   A  c u r r e n t  s o u r ce ,   r esis to r s ,   an d   a   d io d e   m ak e  u p   t h e  cir c u it.  T h is   m o d el  is   id en tifie d   as  th e  s in g le   d io d e  m o d el  co m p r is es   o f   s er ies  r esis tan ce   ( )   an d   p ar allel  r esis tan ce   ( ) .   I d ea lly ,     an d     ar e  n eg lig ib le ,   b u t  in   p r ac tice,   t h ese  r esis tan ce s   ca n n o t  b e  ig n o r ed ,   as  th ey   af f ec t  th e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 6 4 2 - 2 6 5 4   2644   ef f icien cy   o f   th e  s o lar   PV  ce ll   [ 2 3 ] .   So lar   PV  ce lls   ar e  attac h ed   in   s er ies  o r   p ar allel  co m b i n atio n s   to   f o r m   PV   m o d u les,  wh ich   ar e  th e n   lin k e d   to   cr ea te   PV a r r ay s   with   th e   r eq u ir ed   o u tp u t.  T h e  s o lar   PV  ce ll's   o u tp u t c an   b e   d er iv ed   u s in g   Kir ch h o f f ’ s   L a w:     ( ) = ℎ − −   ( 1 )     ( ) = ℎ −  ∗ [ e x p ( ( (  ) + (  ) ∗ )   ) − 1 ] − (  ) + (  ) ℎ   ( 2 )     wh ile  th e  o u tp u t c u r r e n t f o r   th e  PV a r r ay   is   g iv en   as     = . ℎ − .  ∗ [ e xp ( ( + ∗ ( / ) )   ) − 1 ] − / + / ( / ) ( / )   ( 3 )     Her e,     d en o tes  th e  o u tp u t  cu r r en t,  wh ile     r ep r esen ts   th e  v o lta g e  o f   t h e  PV  ar r ay .      is   th e  d io d e’ s   r ev er s e   s atu r atio n   cu r r en t,     r ef er s   to   th e  n u m b er   o f   ce lls   co n n ec t ed   in   s er ies,  a n d     is   th e  n u m b er   o f   p ar allel   ce lls .     r ep r esen ts   th e  elem en tar y   ch ar g e  with   a  v alu e  o f   1 . 6 0 2 × 10 - 19 ,    is   th e  id ea lity   f ac to r ,     is   B o ltzm an n ’ s   co n s tan t ( 1 . 3 8 × 10 - 23  J ) ,   an d      d en o tes th e  ac tu al  tem p er atu r e.           Fig u r e  1 .   B lo ck   d iag r am   o f   P V  s y s tem           Fig u r e  2 .   E q u iv alen t c ir c u it o f   PV  ce ll       2 . 3 .     P V  s y s t e m s   un der  pa rt ia l sh a din g   co nd it io ns   I n   lar g e  PV  s y s tem s ,   s o lar   p an els  ar e  ty p ically   co n n ec ted   i n   s er ies  to   in cr ea s e  th e   s tr in g   v o ltag e  o r   in   p ar allel  to   b o o s t  o u tp u t  p o wer   [ 2 4 ] .   Du e  t o   th e  ex ten s iv e  ex te r io r   ar ea   o f   PV  m o d u les,  th ey   ar e  o f ten   u n co v e r ed   to   v ar y in g   s o lar   ir r ad ian ce ,   w h ich   is   a  m ajo r   ca u s e  o f   p o we r   lo s s es  in   P V  s y s tem s .   I n   a  s t r in g   o f   PV  m o d u les,  wh en   in d iv id u al  p a n els ex h ib i t d if f er en t sh o r t - cir c u it c u r r en t s ,   th e  m o d u le  with   a  lo wer   cu r r en t th an   th e  s tr in g   cu r r en t w ill ex p er ien ce   r ev er s e  v o ltag e  a n d   b eg in   to   a b s o r b   en er g y   f r o m   th e   o th er   m o d u le s   [ 2 5 ] .   T h is   ca n   lead   to   s ig n if ican t   p o wer   d is s ip atio n   in   th e   f o r m   o f   h ea t,   p o ten tia lly   ca u s in g   p er m an en t   d estru c tio n   to   th e   af f ec ted   PV  p an els.  T h ese  m is m atch ed   co n d itio n s ,   p a r ticu lar ly   r esu lt in g   f r o m   s o lar   ir r ad ian ce   f lu ct u atio n s ,   em p h asize  th e  im p o r tan ce   o f   M PP T   f o r   e n s u r in g   o p tim al  p er f o r m a n ce   co n tr o l.   I n   Fig u r e  3 ,   th e  PV  s y s tem   is   d is p lay ed   with   p ar t ial  s h ad e  an d   u n if o r m   illu m in atio n .     Fig u r es  3 ( a)   an d   3 ( b )   s h o w  th e  o p er atio n   o f   a  PV  ar r ay   c o m p r is in g   o f   th r ee   PV  m o d u les   attac h ed   in   p ar allel  with   b y p ass   d io d es.   Un d er   u n if o r m   i r r ad iatio n ,   th e   b y p ass   d io d es  d o   n o t   co n d u ct  a n d   h a v e  n o   im p ac t  o n   t h e  p er f o r m an ce   o f   th e   PV  ar r a y .   Ho wev er ,   d u r in g   PS C s ,   th e  b y p ass   d io d es   ac tiv ate,   allo win g   cu r r en t   to   b y p ass   th e  s h ad ed   ce lls .   W ith o u t  b y p ass   d io d es,  th e  o u tp u t  p o wer   wo u ld   d r o p   s ig n if ica n tly .   T h e r ef o r e,   t o   m ain tain   DC - D C   C o n v e r t e r   M P P T  C o n t r o l l e r   ( A sy mm e t r i c a l   F u z z y   Lo g i c  C o n t r o l )   Lo a d      D u t y   c y c l e      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         C o mp a r a tive  a s s ess men t o f a n   imp r o ve d   a s ymm etri ca l fu z z y  lo g ic  …  ( A th ir a h   B a tr is yia   K a ma l A r iffi n )   2645   h ig h er   o u tp u t  p o wer   u n d er   PS C s ,   b y p ass   d io d es  m u s t  co n tin u ally   b e  lin k ed   in   p a r allel  with   a  s et  o f   PV  ce ll s   in   th e  PV  m o d u les.  I n   Fig u r e  3 ( c) ,   th e  P - V  cu r v e  o f   th e  PV   ar r ay   d is p lay s   s ev er al  L MPPs   an d   o n e  g lo b al   m ax im u m   p o we r   p o in t  ( GM PP )   u n d er   PS C s .   Hen ce ,   it  is   cr it ical  to   d is tin g u is h   b etwe en   th e  GM PP   an d   L MPP s .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  3 .   PV G en er ato r   ( a)   u n d er   u n i f o r m   i r r ad iatio n ,   ( b )   u n d er   PS C s   an d   ( c)   P - V  cu r v e  u n d er   u n if o r m   ir r ad iatio n   an d   PS C s       A  b o o s t  co n v e r ter   is   a  DC - to - DC   co n v er ter   th at  lo wer s   cu r r en t  f r o m   th e  s u p p ly   to   t h e  o u t p u t  ( lo ad )   an d   r aises   v o ltag e.   Fig u r e  4   p r esen ts   th e  s ch em atic  d iag r am   o f   a  DC - DC   b o o s t  co n v er ter .   T h e   in s u lated - g ate   b ip o lar   tr an s is to r   ( I GB T )   s wit ch ,   in d u cto r ,   s h u n t  ca p ac ito r ,   an d   d io d e  ar e  c o m p o n en ts   o f   th e  b o o s t  co n v e r ter .   T h e  v alu es f o r   in d u ctan ce ,   ca p ac itan ce ,   d u ty   r atio ,   an d   r esis tiv e  lo ad   ca n   b e  ascer tain ed   as  ( 4 ) - ( 7 ) .     = / ∗ ( / − / ) ( ∆  / )   ( 4 )     = 1 − ( / / )   ( 5 )     = ( / ∆  )   ( 6 )      = ( 1 − ) 2   ( 7 )     H e r e ,   /   r e p r e s e n ts   t h e  o u t p u t   v o lt a g e ,     i s   t h e   d u t y   r at i o ,   ∆   i s   t h e   r ip p l e   i n   o u t p u t   c u r r e n t ,   w h i c h   is   1 0 %   o f   t h e  i n p u t   c u r r e n t ,      d e n o t e s   t h e   s w it ch i n g   f r e q u e n c y ,   ∆   i n d i c a t e s   t h e   r ip p l e   i n   p e a k   v o l t a g e ,     i s   t h e   a v e r a g e   o u t p u t  c u r r e n t   c o n s i d e r e d   as   3 %   o f   t h e   o u t p u t   v o l t a g e ,   /   i s   t h e   i n p u t   v o l t a g e ,   a n d      r e f e r s   t o   t h e   i n p u t   r e s is t a n c e .           Fig u r e  4 .   Sch em atic  d iag r am   o f   DC - DC   b o o s t c o n v er te r       3.   P RO P O SE D  ASY M M E T RI CAL F UZ Z Y  L O G I C  CO N T RO L - B AS E D  M P P T   AL G O RIT H M   3 . 1 .     Co nv ent i o na l P &O   I n   th is   s tu d y ,   th e  c o n v e n tio n al  P& O  m eth o d   is   a d o p ted   as  a  b en ch m ar k   to   c o m p ar e  with   th e   p r o p o s ed   alg o r ith m .   T h e  P& O  alg o r ith m   is   ex ten s iv ely   em p lo y e d   f o r   MPPT  in   p h o t o v o ltaic  s y s tem s   b ec au s e  it  is   s tr aig h tf o r war d   a n d   s im p le  to   u s e.   T h e  alg o r it h m   o p e r ates  b y   p er io d ically   p er tu r b in g   ( ad ju s tin g )   th e  o p er atin g   v o ltag e  o f   th e  PV  s y s tem   an d   o b s er v in g   th e  r esu ltin g   ch a n g es  in   p o wer   o u tp u t  [ 1 6 ] .   I n itially ,   th e  s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 6 4 2 - 2 6 5 4   2646   m ea s u r es  th e  v o ltag e  ( V)   an d   cu r r en t  ( I )   f r o m   th e  PV  ar r a y   t o   co m p u te  p o wer   ( P).   A  s m all  p er tu r b atio n   is   th en   in tr o d u ce d   to   th e  v o ltag e,   eith er   in cr ea s in g   o r   d ec r ea s in g   it.  T o   d eter m in e   th e  u p d ate d   p o wer   af ter   th e   d is tu r b an ce ,   t h e  n ew   v o ltag e   an d   cu r r en t   ar e  m ea s u r ed .   T h e  n ew  p o wer   an d   th e   p r i o r   v alu e  ar e  c o m p a r ed   b y   th e  alg o r ith m .   T h e  p er tu r b atio n   p er s is ts   in   th e   s am e  d ir ec ti o n   f o r   th e   s u b s eq u en t   cy cle  i f   th e   p o wer   is   in c r ea s ed .   On   th e  o th er   h a n d ,   th e  d ir ec ti o n   o f   d is tu r b an ce   is   r ev er s ed   i f   th e  p o wer   d r o p s .   T h is   o p er at io n   o f   p e r tu r b atio n   an d   o b s er v atio n   is   r ep ea ted ,   with   th e  alg o r ith m   iter ativ ely   ad ju s tin g   th e  v o ltag e  to   lo ca te  an d   m ain tain   th e  m ax im u m   p o wer   p o i n t.  Alth o u g h   ef f ec tiv e,   th e  P& O   alg o r i th m   m ay   ca u s e  f lu ctu atio n s   a r o u n d   th e   MPP  an d   ca n   b e  s lo w  t o   ad a p t to   en v ir o n m en tal  ch an g es.     3 . 2 .     Co nv ent i o na l F L C  a lg o rit hm   T h e  FLC  alg o r ith m   is   a n   in telli g en t  co n tr o l   s y s tem   th at  u s es  f u zz y   lo g ic  p r in cip les  to   r eg u late  co m p le x   s y s tem s ,   in clu d in g   MPPT  in   p h o to v o ltaic  s y s tem s .   W ith in   th e  f r am ewo r k   o f   t r ac k in g   th e  G MPP  u n d er   p ar tial   s h ad in g   co n d itio n s ,   FLC  p r o v id es  a  f lex ib le  ap p r o ac h   f o r   ad ju s tin g   s y s tem   p ar am eter s   b ased   o n   im p r ec is e  in p u ts .   I t  u tili ze s   lin g u is tic  v ar iab les,  f u zz y   r u les,  a n d   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   to   m o d el  s y s tem   b eh av io r   an d   m ak e  d ec is io n s   u n d er   u n ce r tai n   co n d itio n s .   Ho wev er ,   co n v e n tio n al  FLC  m ay   s tr u g g le   to   d is ti n g u is h   b etwe en   lo ca l  MPPs   an d   th e  g lo b al  MPPs   d u r in g   p ar tial  s h ad in g   c o n d i tio n s ,   lead in g   to   s u b o p tim al  tr a ck in g ,   o s cillatio n s ,   an d   ef f icien c y   lo s s es.  T o   ad d r ess   th ese  is s u es,  th e  d esig n   o f   f u zz y   l o g ic  m em b er s h ip   f u n c tio n s   an d   r u les  was  ad ap ted   f r o m   m eth o d o lo g ies   o u tlin ed   b y   [ 2 0 ] ,   [ 2 6 ] ,   wi th   m o d if icatio n s   to   in co r p o r ate  asy m m etr ical   ch ar ac ter is tics   f o r   im p r o v ed   a d ap tab ilit y   u n d er   PS C s .     3 . 3 .     P r o po s ed   a s y mm et rica l  F L C - ba s ed  a lg o rit hm   I n   th e  co n v en ti o n al  FLC  alg o r ith m ,   th e  m em b er s h i p   f u n c tio n s   ( MFs)  ar e  d esig n ed   s y m m etr ically   ar o u n d   th e  ze r o   o r   n eu tr al  p o in t  o f   th e  in p u t  v ar ia b les.  W h ile  d esig n in g   MFs  is   r elativ ely   s tr aig h tf o r war d ,   in v o lv in g   th e  u n if o r m   d e f in itio n   o f   th e  s h ap e   an d   s p r ea d   o f   t h e  f u n ctio n s ,   th er e   ar e  ce r tain   lim itatio n s ,   s u ch   as  u n if o r m   s en s itiv ity   an d   r ed u c ed   ad ap tab ilit y .   C o n v en tio n al   FLC  with   s y m m etr ical  MF s   m ay   n o t  p er f o r m   o p tim ally   in   PV  s y s tem s   with   h ig h ly   n o n - lin ea r   ch ar ac ter is tics ,   as  it  s tr u g g les  to   ad ap t  to   q u ick l y   alter in g   co n d itio n s ,   p a r ticu lar ly   u n d er   p ar tial sh ad in g .   T o   ad d r ess   th e  lim itatio n s   o f   co n v en tio n al  FLC,  an   im p r o v ed   AFLC  i s   p r o p o s ed   in   th is   p ap er .   T h e   AFLC  m em b er s h ip   f u n ctio n s   ar e  d esig n ed   asy m m etr ically   to   p r o v i d e  d if f er e n t  lev els  o f   s en s itiv ity   an d   ad ap tab ilit y   u n d er   p a r tial  s h ad in g   co n d itio n s .   Fo r   th e  f u zz y   v ar iab les,  th e  asy m m etr ic  d is tr ib u tio n   o f   in p u t  an d   o u tp u t  m em b er s h ip   f u n ctio n s   ex h ib it   b o th   d i v er g en t   an d   co n v er g en t  f o r m s   o f   asy m m et r y .   T h e  p ar a m eter s   wer e   ad ju s ted   to   b alan ce   th e  s en s iti v ity   an d   r o b u s tn ess   o f   th e  alg o r ith m ,   allo win g   it  to   co n v e r g e  to   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t w ith   r ed u ce d   o s cillatio n s .   T h e  b lo ck   d iag r am   f o r   th e  asy m m etr ical  FLC - b ased   co n tr o l  alg o r ith m   is   d is p lay ed   in   Fig u r e  5   a n d   illu s tr ates  i ts   f lo w.   T h e  s y s tem   h as  two   m ain   in p u ts ,   o u tp u t  v o ltag e  /   an d   o u tp u t  cu r r en t  / ,   wh i ch   u n d er g o   in itial  p r o ce s s in g   th r o u g h   m u l tip licatio n   an d   s u b tr ac tio n   o p er atio n s .   T h ese  p r o ce s s ed   in p u ts   ar e  th e n   u s ed   to   ca lcu late  th e  “e r r o r ”  an d   “c h a n g e  o f   er r o r . ”  T h e  asy m m etr i ca l  f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   co n s is ts   o f   th r ee   s tag es:   f u zz if icatio n ,   a n   i n f e r en ce   e n g in e,   an d   d ef u zz if icatio n .   T h e  f i n al  o u tp u t  o f   th e  p r o ce s s   is   th e  d u ty   r atio ,   a  c r itical  p ar am eter   f o r   co n tr o llin g   t h e  DC - DC   co n v er ter   in   th e  p h o to v o ltaic  s y s tem   to   o p tim ize  p e r f o r m an ce .           Fig u r e  5 .   B lo ck   d iag r am   o f   th e  asy m m etr ical  FLC - b ased   alg o r ith m       3 . 3 . 1 .   F uzzif ica t io n   T h e  f u zz if icatio n   p r o ce s s   in v o l v es  tr an s f o r m in g   n u m er ical  in p u t  v ar iab les  in to   d eg r ee s   o f   m em b er s h ip   in   co r r esp o n d in g   f u zz y   s ets.  T h e  ef f ec tiv en ess   o f   th is   p r o ce s s   lar g ely   d ep e n d s   o n   th e  d esig n   an d   ch ar ac ter is tics   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         C o mp a r a tive  a s s ess men t o f a n   imp r o ve d   a s ymm etri ca l fu z z y  lo g ic  …  ( A th ir a h   B a tr is yia   K a ma l A r iffi n )   2647   o f   th e  m e m b er s h ip   f u n ctio n s .   T wo   in p u t  v ar iab les  ar e   p r e s en t:  er r o r   ( )   an d   c h an g e   o f   e r r o r   ( ∆ ) ,   b o th   s am p led   at  th e  in s tan t  .   I n   r eg a r d   to   th e  v o ltag e  an d   c u r r en t  d etec ted ,   th e  p o wer   is   co m p u te d .   T h e  v ar ia b les    an d   ∆   ar e  d er iv e d   as  ( 8 )   a n d   ( 9 ) .     ( ) =   ( ) − ( − 1 ) /   ( ) − /   ( − 1 )   ( 8 )     ∆ ( ) = ( ) − ( − 1 )   ( 9 )     wh er e  /   is   th e  p o wer   o u tp u t a n d   /   is   th e  cu r r e n t o u t p u t o f   th e  PV sy s tem .   T h e  f lo wc h ar t   o f   th e   o v er all  s y s tem   is   p r esen ted   in   Fig u r e   6 .   T h e  p r o ce s s   in itiates   b y   s ettin g   th e  in itial   v alu e  o f   th e  d u ty   r atio   b ased   o n   th e  s y s tem   p ar am eter s .   I t  t h en   m ea s u r es  th e  v o ltag e  an d   cu r r en t  o f   th e  PV   s y s tem .   Usi n g   th ese  m ea s u r ed   v alu es,  th e   p o wer   o f   th e  P V  s y s tem   is   ca lcu lated .   Nex t,  th e  MPPT  alg o r ith m   co m p u tes th e   er r o r   ( )   an d   c h an g e  o f   e r r o r   ( ∆ )   b ased   o n   th e  p r esen t a n d   p r ev io u s   p o wer   an d   cu r r en t v alu es.  T h ese  v alu es  ar e  th en   in p u t  in to   th e  AFLC - b ased   alg o r ith m   an d   u n d er g o   f u zz if icatio n   u s in g   asy m m et r ical  m em b er s h ip   f u n ctio n s .   T h e  f u zz if ied   v alu es  a r e  p r o ce s s ed   th r o u g h   t h e  in f er en ce   m et h o d ,   wh ich   u tili ze   p r ed ef in e d   f u zz y   s ets  an d   r u le s .   T h e  o u t p u t  f r o m   t h e  in f e r en ce   m eth o d   is   th en   d e f u zz if ied   to   p r o d u ce   a   cr is p   v alu e  f o r   th e  ch an g e  in   d u ty   r a tio   ( ) .   T h e  n ew  d u ty   r atio   is   ca lc u lated   an d   f ed   b ac k   in to   th e  b eg in n in g   o f   th e  p r o ce s s ,   wh er e  it is   u s ed   to   ad j u s t th e  o p er atin g   p o i n t o f   th e   PV sy s tem .           Fig u r e  6 .   Flo wch ar t  o f   AL FC - b ased   alg o r ith m       A  k ey   id ea   in   f u zz y   lo g ic  ar e   m em b er s h ip   f u n ctio n s ,   wh ich   s p ec if y   h o w   ev er y   s in g le  p o in t   in   th e  i n p u t   s p ac e  is   ass ig n ed   to   a   m em b e r s h ip   q u an tity   b etwe en   0   a n d   1 .   T h ese  v alu es  r ep r esen t   th e  d eg r ee   to   wh ic h   a n   in p u t f its   to   a  s p ec if ic  f u zz y   s e t.  I n   th e  p r o p o s ed   s y s tem ,   b o t h   th e  in p u t a n d   o u tp u t f u zz y   s ets co m p r is e  o f   f iv e  tr ian g u lar   m em b er s h ip   f u n ctio n s .   T h e  f u zz y   in p u t  an d   o u tp u t  m em b er s h ip   f u n ctio n s   u tili ze d   to   tr ac k   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  u n d er   p ar tially   co v e r ed   s itu atio n s   h av e  an   asy m m etr ical  d is tr ib u tio n ,   as  s h o wn   in     Fig u r e  7 .   Fig u r e  7 ( a)   p r esen t s   th e  asy m m etr ical  in p u t  v ar i ab le,   er r o r ,   wh er e  th e  m e m b e r s h ip   f u n ctio n s   ar e  d iv id ed   in to   f iv e  f u zz y   s ets:   Neg ativ e  B ig   ( NB ) ,   Neg ativ e  Sm all  ( NS) ,   Z er o   ( Z O) ,   Po s itiv e  Sm all  ( PS ) ,   an d   Po s itiv e  B ig   ( P B ) .   Fig u r e  7 ( b )   d ep icts   th e  in p u t  v a r ia b le,   c h an g e  o f   er r o r ,   wh ich   in f lu en ce s   th e  co n tr o ller ’ s   d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s .   Fin ally ,   Fig u r e   7 ( c )   s h o ws  th e   o u tp u t  v ar iab le,   d u ty   r atio ,   wh ich   d eter m i n es  th e   ad ju s tm en t  ap p lied   to   th e  s y s tem .   T h e  in p u t  m em b er s h ip   f u n ctio n s   ar e   n ar r o wer   n ea r   th e  ze r o - er r o r   p o i n t  to   en h an ce   s en s itiv ity   ar o u n d   t h e   MPP.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 6 4 2 - 2 6 5 4   2648       ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r e  7 .   Me m b er s h ip   f u n ctio n   o f   AFLC a lg o r ith m   f o r   ( a)   A s y m m etr ical  in p u t v a r iab le,   er r o r   ( ) ,   ( b )   I n p u t  v ar iab le,   ch a n g e  o f   er r o r   ( ∆ ) ,   an d   ( c)   Ou tp u t  v ar iab le,   d u ty   r atio   ( )       3 . 3 . 2 .   I nfe re nce   T h e  in f er en ce   m et h o d   in   AFL C   is   th e  p r o ce s s   o f   m ap p i n g   f u zz if ied   in p u ts   to   f u zz if ied   o u tp u ts   u s in g   a  r u le  b ase.   T h e  r u le  b ase  co n s is ts   o f   ca r ef u lly   cr af ted   r u les  th at  co n s id er   th e  asy m m etr ical  r elatio n s h ip s   b etwe en   in p u t  an d   o u tp u t  v a r i ab les  to   o p tim ize  p o wer   tr ac k in g   p er f o r m an ce .   T h is   p r o ce s s   in v o lv es  ap p ly in g   f u zz y   r u les to   th e   in p u t m em b er s h ip   v alu es to   d er iv e   an   o u tp u t f u zz y   s et,   wh ich   is   th e n   d e f u zz ied   to   p r o d u ce   a   cr is p   co n tr o l  ac tio n .   T h e  f u zz y   in f er en ce   s y s tem   ca n   u s e  eith er   th e  Ma m d an i  o r   T ak ag i - Su g en o   m eth o d s ,   as  b o th   ca n   in co r p o r ate  s y m m etr ical  o r   asy m m etr ical  m em b er s h ip   f u n ctio n s   [ 1 1 ] .   I n   th e  co n tex t  o f   AFLC  f o r   MPP tr ac k in g ,   th e  Ma m d a n i t ec h n iq u e  is   em p l o y ed   b ec au s e   it is   s im p le  to   u tili ze .   C r ea tin g   a  r u le  b ase  as   a  k i n d   o f   a   m atr ix   is   an   e f f ec tiv e  wa y   to   s y s tem atica lly   d eter m in e  t h e  co n tr o l   ac tio n s   r eq u ir e d   to   tr ac k   th e   MPP  in   a  p h o t o v o ltaic  s y s tem ,   esp ec ially   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s .   T h e  m ain   g o al  is   to   g et  th e  o p er ati n g   p o in t  n ea r e r   th e  MPP  with   m in im al  f lu ctu atio n s   b y   a p p r o p r iately   ad j u s tin g   th e  d u ty   r atio   o f   th e  DC - DC   co n v er ter .   T ab le  1   s h o ws  th e  f u zz y   r u le  b ase  f o r   co m p u tin g   t h e  o u tp u t  v ar ia b le  o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem .   T h e  r u le s   ar e  o r g an ized   i n   a  m atr ix   f o r m at  wh er e  r o ws  r ep r ese n t   th e  er r o r   a n d   co lu m n s   r ep r esen t  d if f er e n t  v alu es  o f   t h e  ch an g e  in   e r r o r .   T h e  f u zz y   r u le  b ase  co n s is ts   o f   2 5   r u les,  d ef in ed   b ased   o n   ex p er t  k n o wled g e  an d   s im u latio n   r esu lts .   Fo r   ex am p le,   if   th e  er r o r   ( )   is   ' Po s i tiv e  Sm all '   an d   th e  ch an g e  o f   er r o r   ( ∆ )   is   ' Po s i tiv e  B ig ’ ,   th e  o u tp u t  d u ty   r atio   ( )   is   ad ju s ted   to   ' Z er o ' .   T h e  asy m m etr ical  m em b er s h ip   f u n ctio n s   wer e  d esig n e d   to   b e  n ar r o wer   a r o u n d   ze r o - er r o r   p o in ts   f o r   h i g h er   s en s itiv ity ,   with   v alu es  r an g in g   f r o m   - 0 . 1   t o   0 . 1 .   Ad d itio n ally ,   a  3 D  g r a p h   ca lled   a  s u r f ac e  v i ewe r   s h o ws th ese  r u les as illu s tr a ted   in   Fig u r e  8 .       T ab le  1 .   Fu zz y   r u le  b ase   E   ∆ E   NB   NS   ZO   PS   PB   NB   ZO   ZO   NB   NB   NB   NS   ZO   ZO   NS   NS   NS   ZO   NS   ZO   ZO   ZO   PS   PS   PS   PS   PS   ZO   ZO   PB   PB   PB   PB   ZO   ZO       3 . 3 . 3 .   Def uzzif ica t io n   Def u zz if icatio n   in   AFLC  i s   em p lo y ed   to   tr an s f o r m   th e  f u zz y   o u tp u t  v alu es  attain ed   f r o m   th e   in f er en ce   m eth o d   b ac k   in to   c r is p   o u t p u t  v alu es  f o r   p r ac tical  im p lem en tatio n   in   th e  PV  co n tr o l  s y s tem .   T h e  p r o ce s s   in v o lv es c alcu latin g   a  cr is p   o u tp u t v alu e  b ased   o n   th e  f u zz y   o u tp u t m e m b er s h ip   d eg r e es a n d   th e  asy m m etr ical  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         C o mp a r a tive  a s s ess men t o f a n   imp r o ve d   a s ymm etri ca l fu z z y  lo g ic  …  ( A th ir a h   B a tr is yia   K a ma l A r iffi n )   2649   d is tr ib u tio n   o f   th e  o u tp u t  m e m b er s h ip   f u n ctio n s .   Def u zz if i ca tio n   ca n   b e   p er f o r m ed   u s in g   th e  ce n ter   o f   ar ea ,   k n o wn   as  th e  ce n tr o id   m et h o d .   I n   th is   s tu d y ,   t h e  ce n tr o i d   m e th o d   is   em p lo y ed   f o r   th e  d ef u zz if icatio n   p r o ce s s ,   an d   it is   r ep r esen ted   b y   th e   ( 1 0 ) .     = ∑ ( ) = 1 ∑ ( ) = 1   ( 1 0 )     w h er e    is   th e  ac tiv atio n   d e g r e e  o f   r u le   ′ ′ ,    is   th e  ce n tr e   o f   th e   m ax im u m - m in im u m   c o m p o s itio n   o f   th e  o u tp u t m e m b er s h ip   f u n ctio n s   an d     is   th e  o u tp u t w h ich   is   d u t y   cy cle.           Fig u r e  8 .   3 D  Dim en s io n s   o f   f u zz y   r u le       4.   SI M UL A T I O N  R E S UL T   A ND  DIS C USS I O N   T h e  p r o p o s ed   Asy m m etr ic al  FLC - b ased   MPPT   alg o r ith m   was  b u ilt  an d   s im u lated   in   MA T L AB /S im u lin k   s o f twar e  in   a  clo s ed - lo o p   co n f ig u r atio n   to   ev alu ate  its   s tab ilit y   an d   p er f o r m a n ce   u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s   a n d   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s .   Fig u r e  9   s h o ws  th e   PV  s y s tem   w ith   a  DC - DC   b o o s t  co n v er ter   a n d   th e  p r o p o s ed   M PP T   co n tr o ller   u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC).   T h e  P V  m o d u les  u s ed   in   th is   s tu d y   ar e  1 So ltech   1 STH - 215 - P,  with   a  m ax im u m   p o we r   o f   2 1 3 . 1 5 W ,   co n s is tin g   o f   1   s er ies  m o d u le  an d   1   p ar allel  s tr in g .   I n   th is   s tu d y ,   all  th r ee   PV  m o d u les  in   th e  p r o p o s ed   AFLC - b ased   alg o r ith m   ar e  c o n n ec te d   in   s er ies  an d   ex p o s ed   to   d if f er e n t  ir r ad iatio n   le v els  with   v ar io u s   s h ad in g   p atter n s .   T ab le  2   s h o ws  th e  g lo b al  an d   lo ca l  m ax im u m   p o wer   p o in ts   o f   t h e  PV  s y s tem   u n d er   d if f er en t  s h ad in g   p atter n s .   T h e   f o llo win g   ca s es  ar e   co n s id er ed ,   with   s o lar   i r r ad ian ce   v ar y i n g   as  s p ec if ie d   f o r   ea c h   ca s e  an d   th e   tem p er atu r e  r e m ain in g   c o n s tan t  a t   2 5 °C :   a.   C ase  1 : A ll PV  m o d u les ar e  u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s ,   with   s o lar   ir r ad ian ce   at  1 , 0 0 0   W /m 2 .   b.   C ase  2 : PV  Mo d u le  1   is   ex p o s ed   to   1 , 000   W /m 2 ,   Mo d u le  2   to   7 5 0   W /m 2   an d   Mo d u le  3   t o   5 0 0   W /m 2 .   c.   C ase  3 : PV  Mo d u le  1   is   ex p o s ed   to   5 0 0   W /m 2 ,   Mo d u le   2   to   4 0 0   W /m 2   an d   M o d u le  3   to   7 0 0   W /m 2 .           Fig u r e  9 .   C ir cu it si m u latio n   o f   p r o p o s ed   AFLC - b ased   MPPT  u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 ,  J u n e   20 25 :   2 6 4 2 - 2 6 5 4   2650   T ab le  2 .   Po wer   at  GM PP   an d   L MPP u n d er   v ar i o u s   ir r ad iatio n s     C a se   1   C a se   2   C a se   3   P GMPP   (W)   2 1 3 . 1 5   2 1 3 . 1 5   1 5 0 . 7 9   P L M P P   (W)   -   1 6 1 . 3 3 ;   1 0 7 . 9 9   1 0 7 . 9 9 ;   8 6 . 2 7       4 . 1 .     All P V  m o du les a re   un d er   s t a nd a rd  t est  co nd it io ns ,   wit h so la r  irra dia nce  a t   1 0 0 0   W/m 2   Fig u r e  1 0   illu s tr ates  th e  o b tain ed   g r ap h   f r o m   th e  s im u latio n   o f   PV  v o ltag e,   PV  cu r r en t  an d   PV  p o wer   o f   th e  p r o p o s ed   AFLC - b ased   alg o r ith m   u n d er   C ase  1   s tan d ar d   test   co n d itio n s   r esp ec tiv ely .   T h e  MPPT  co n tr o ller   d em o n s tr ates  ex ce p tio n al  p er f o r m an ce   u n d er   u n if o r m   ir r ad ian c e  o f   1 , 000   W /m 2 .   T h e  v o ltag e  g r a p h   in   Fig u r e  1 0 ( a)   s h o ws  a  s tab l e  r esp o n s e  af ter   a  b r ief   p er io d .   T h e  PV  v o ltag e  s tar ts   clo s e  to   0   V  an d   q u ick ly   r is es  to   ar o u n d   1 0 0   V  in   a  v e r y   s h o r t  tim e  ( a p p r o x im ately   0 . 0 1   s ec o n d s ) .   Af ter   th at,   it  r em ain s   s tab le  at  its   m ax im u m   lev el  wit h o u t  an y   s ig n if ican t  f lu ctu atio n s .   T h is   in d icate s   th at  th e  PV  s y s tem   is   o p er atin g   at   its   m ax im u m   v o ltag e  an d   b ec o m es  s tab le  af ter   th e  in itial  tr an s itio n   p h ase.   As  s h o wn   in   Fig u r e  1 0 ( b ) ,   th e  PV  cu r r en t  ex h ib its   a  s im ilar   tr an s ien t  r esp o n s e,   s tar tin g   ar o u n d   0   A  an d   in cr ea s in g   to   a  s tab le  lev el  o f   ap p r o x im ately   5   A   af ter   0 . 0 1   s ec o n d s .   T h e   cu r r en t   th en   r e m ain s   s tab le  th r o u g h o u t   th e   s im u latio n ,   in d icatin g   th at  th e  s y s tem   h as  r ea ch e d   th e  s tead y   cu r r en t  r e q u ir ed   f o r   m ax im u m   en er g y   o u t p u t.  T h e  p o wer   o u tp u t  in itially   in cr ea s es  an d   s tab ilizes  at  ar o u n d   4 8 0   W   af ter   a  s h o r t  p er io d ,   as  s ee n   in   Fig u r e  1 0 ( c) .   Af t er   0 . 0 1   s ec o n d s ,   th e   p o wer   o u tp u t   r em ain s   c o n s is ten t,  in d icatin g   th at  t h e  s y s tem   h as  r ea ch ed   t h e  MPP.  T h is   s im u latio n   d em o n s tr ates  th e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  AFL C - b ased   MPPT  alg o r ith m   u s ed   to   en s u r e  t h at  th e  PV  s y s tem   o p er ates  at  th e   m ax im u m   p o wer   lev el .   T h e  ac h iev em en t  o f   a   m ax im u m   p o w er   o f   ar o u n d   4 8 0   W   s h o ws  th at   th e  s y s tem   o p e r ates  ef f icien tly   u n d e r   s tan d ar d   test   co n d itio n s ,   with   v o ltag e  an d   c u r r en t  alig n ed   with   th e  PV  r eq u ir em en ts   to   p r o d u ce   o p tim al  p o wer   o u tp u t.           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  1 0 .   Simu lated   g r a p h   o f   ( a)   PV  v o ltag e,   ( b )   PV  c u r r en t ,   ( c)   PV  p o wer   o f   PV sy s tem   u n d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s       4 . 2 .     Co m pa riso n o f   pro po s e d  AF L C - ba s e d a lg o rit hm   wi t h c o nv ent io na l  P &O   T h e  r esu lts   alig n   with   th e  s tu d y ' s   o b jectiv e  o f   en h an cin g   MPPT  p er f o r m an ce   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s ,   d em o n s tr atin g   t h e  s u p er io r ity   o f   th e   p r o p o s ed   AFLC  alg o r ith m   o v e r   th e   co n v en t io n al  P& O  m et h o d   in   ter m s   o f   ac cu r ac y   a n d   a d ap t ab ilit y .   T h is   s tu d y   f o c u s es o n   a  d ir ec t c o m p ar is o n   b etwe en   t h e  AFLC a n d   P& O   m eth o d s ,   wh ich   ar e  wid ely   u s ed   in   MPPT  ap p licatio n s .   T h e  asy m m etr y   in   th e  AFLC  alg o r ith m   en s u r es  h ig h e r   s en s itiv ity   n ea r   ze r o   er r o r ,   en ab lin g   f aster   an d   m o r e  ac c u r at e  r esp o n s es  u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s .   Fo r   in s tan ce ,   wh en   th e   er r o r   ( )   is   'Ne g ativ e  Sm all'   an d   th e  ch an g e  o f   e r r o r   (  )   is   'Po s itiv e  B ig ' ,   th e  f u zz y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         C o mp a r a tive  a s s ess men t o f a n   imp r o ve d   a s ymm etri ca l fu z z y  lo g ic  …  ( A th ir a h   B a tr is yia   K a ma l A r iffi n )   2651   in f er en ce   s y s tem   ad ju s ts   th e  d u ty   r atio   b y   a  s m all  d ec r e m en t  to   m ain tain   o p tim al  p er f o r m an ce .   T h e  co m p ar is o n   ac r o s s   th r ee   ca s es  in   Fig u r e  1 1   h ig h lig h ts   th at  AFLC  co n s is ten tly   o u tp er f o r m s   P& O,   d em o n s tr atin g   f aste r   r esp o n s e  tim es,  r ed u ce d   s tead y - s tate  o s cill atio n s ,   an d   g r ea te r   s tab ilit y   u n d er   v ar y i n g   s h ad i n g   co n d itio n s .   I n   Fig u r e  1 1 ( a ) ,   f o r   C ase  1   u n d er   STC,  th e  AFLC - b ased   alg o r ith m   ac h ie v ed   a  m a x im u m   v o ltag e  o f   9 9 . 7 8   V  in   ju s t  0 . 0 0 4   s ec o n d s ,   wh er ea s   th e  co n v en tio n al  P& O  m eth o d   r e q u ir e d   0 . 4 2   s ec o n d s   to   r ea ch   a  l o wer   v o ltag e  o f   9 2 . 1 0   V.   T h ese  r esu lts   clea r ly   illu s tr ate  th at  th e  AF L C   m eth o d   s u s tain s   a  m o r e  s ta b le  v o ltag e  o u tp u t,   with   a  q u ick er   r esp o n s e  an d   f ewe r   o s cillatio n s   co m p ar ed   to   P& O,   wh ich   ex p er ie n ce s   lar g er   f lu ctu ati o n s .   Fig u r es  1 1 ( b )   an d   1 1 ( c)   s h o w  th e  p er f o r m an ce   u n d er   p a r tia l  s h ad in g   co n d itio n s .   I n   C ase  2   as  d ep i cted   in     Fig u r e  1 1 ( b ) ,   th e  AFLC - b ased   MPPT  alg o r ith m   r ea ch ed   a   m ax im u m   v o ltag e  o f   7 9 . 4 4   V  in   0 . 0 1 7   s ec o n d s ,   wh ile  th e  co n v en tio n al  P& O  m eth o d   to o k   0 . 9 8   s ec o n d s   to   r ea ch   2 9 . 8 7   V,   h ig h lig h tin g   AFLC ' s   ab ilit y   to   lo ca te   an d   m ain tain   th e  g lo b al  m ax i m u m   p o wer   p o in t  d esp ite  v a r iatio n s   in   ir r ad ian ce .   As  d ep ict ed   in   Fig u r e  1 1 ( c) ,   in   C ase  3   th e  AFLC - b ased   alg o r ith m   r ea ch ed   a  m ax im u m   v o ltag e  o f   6 4 . 0 2   V  in   ju s t  0 . 0 1   s ec o n d s ,   co m p a r ed   to   th e  P& O  m eth o d ,   wh ich   r eq u i r ed   0 . 8 9   s ec o n d s   t o   r ea c h   6 2 . 0 6   V.   Alth o u g h   t h is   s tu d y   f o c u s es  o n   c o m p ar in g   th e  p r o p o s ed   AFLC  ap p r o ac h   with   th e   co n v en tio n al   P& O  m eth o d ,   r ec en t   ad v a n ce m en ts   lik e  th e   A - FOPID  co n tr o ller   [ 1 4 ]   h av e  d e m o n s tr ated   s ig n if ican t  im p r o v em e n ts   in   MPPT  p er f o r m an ce .   C o m p ar ed   to   A - FOPID,   th e  AFLC  m eth o d   o f f er s   a  s im p ler   y et  r o b u s t  alter n ativ e,   p ar ticu lar ly   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s .   T h e   s im p licity   o f   AFLC  m ak es  i t  a  m o r e   f ea s ib le  s o lu tio n   f o r   r ea l - wo r ld   a p p licatio n s ,   a s   it  r eq u ir es  f ewe r   co m p u tatio n al  r eso u r ce s .   T ab l e  3   tab u lates th e  s im u latio n   r e s u lts   o f   th ese  th r ee   s tu d ies.           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  1 1 .   C o m p ar is o n   r esu lt o f   PV V o ltag e  b etwe en   th e   p r o p o s ed   AFLC - b ased   alg o r ith m   an d   c o n v e n tio n al  P& O  u n d er   ( a )   C ase  1   –   STC,  ( b )   C ase  2   –   PS C   p atter n   1 ,   a n d   ( c)   C ase  3   –   PS C   p atter n   2       T ab le  3 .   C o m p a r is o n   o f   Stead y - s tate  r esp o n s e  b etwe en   th e  p r o p o s ed   AFLC - b ased   alg o r ith m   an d   th e   co n v en tio n al  P& O   M P P T  T e c h n i q u e s   V o l t a g e   ( V )   S t e a d y - S t a t e   O s c i l l a t i o n s   C a se   1   C a se   2   C a se   3   C o n v e n t i o n a l   P &O   9 2 . 1 0   2 9 . 8 7   6 2 . 0 6   S i g n i f i c a n t   P r o p o se d   A F L C - b a se d   a l g o r i t h m   9 9 . 7 8   7 9 . 4 4   6 4 . 0 2   M i n i m a l       Simu latio n s   d em o n s tr ated   th a t  th e  AFLC  co n tr o ller   ac h iev e d   s tab le  o p er atio n   with   m in im al  s tead y - s tate  o s cillatio n s   an d   f aster   s ettlin g   tim es  co m p ar ed   to   th e  co n v e n tio n al  P& O  m eth o d .   T h e  asy m m etr ical   m em b er s h ip   f u n ctio n s   in   t h e  AFLC  d esig n   wer e  cr itical  in   m ain tain in g   s tab ilit y   b y   d y n a m ically   ad ju s tin g   t h e   o u tp u t  b ased   o n   er r o r   m ag n it u d e  an d   d ir ec tio n .   Ho we v er ,   th is   s tu d y   is   lim ited   to   s im u l atio n s   p er f o r m ed   in   MA T L AB /S im u lin k ,   an d   th e  r esu lts   h av e  n o t  y et   b ee n   v alid ated   th r o u g h   h ar d war e  im p lem en tatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.