碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計與模糊控制研究.pdf

1、伴隨著能源危機(jī)和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，人們的目光逐漸轉(zhuǎn)向?qū)μ柲艿刃滦湍茉吹拈_發(fā)和利用。太陽能發(fā)電被認(rèn)為是一種最理想的太陽能利用方式之一，其中，碟式太陽能發(fā)電的轉(zhuǎn)化效率較高，最高效率可達(dá)30％。為了最大程度的獲取太陽能量，碟式太陽能發(fā)電裝置利用跟蹤控制系統(tǒng)對太陽的位置進(jìn)行實(shí)時跟蹤。但該系統(tǒng)置于室外，在避免環(huán)境因素影響的同時，如何提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和跟蹤精度，并從根本上減少系統(tǒng)的成本，這是本課題的研究重點(diǎn)。
　　本課題首先分析了風(fēng)、光

2、強(qiáng)和灰塵積雪等環(huán)境因素對碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和跟蹤精度的影響；并確定了跟蹤控制系統(tǒng)選用的跟蹤方式，利用光照值和光照閾值的差值作為自動切換跟蹤方式的判據(jù)。但光強(qiáng)值趨近光強(qiáng)閾值時，會造成跟蹤方式的頻繁切換。為解決該問題，本課題建立了一種基于環(huán)境因素判斷的模糊識別系統(tǒng)，為跟蹤系統(tǒng)的啟停和跟蹤方式的切換提供了可靠的理論支持，具有一定的可行性和有效性。另外，設(shè)計了一種自動清潔裝置清除聚光器表面的積雪污垢，保證系統(tǒng)的聚光效率。
　

3、　其次，為了保證碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和跟蹤精度，對硬軟件進(jìn)行了設(shè)計。硬件設(shè)計主要針對的是光電傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對比幾種常見光電傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計了一種金字塔式和箱體式嵌套的新型光電傳感器，詳細(xì)介紹了其工作原理，選擇LM324作為電壓比較器，完成了檢測電路的設(shè)計。該光電傳感器結(jié)構(gòu)簡單，利用箱體內(nèi)部凹面鏡反射作用解決了箱體高度和入射角之間的相互制約問題。軟件設(shè)計時，主要包括跟蹤系統(tǒng)整體流程的設(shè)計和傳感器元件的功能介紹。

4、利用MATLAB語言編寫了光電傳感器、步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動和傾角傳感器的控制程序。其中，傾角傳感器可以保證系統(tǒng)的跟蹤精度達(dá)到0.1°。
　　最后，碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)采用模糊控制方法。利用MATLAB/Simulink對碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)的控制器進(jìn)行建模及仿真，模糊PID控制方法的使用，可以使控制器達(dá)到最佳的控制效果，系統(tǒng)響應(yīng)速度快且能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
　　可以看出，為減少/避免環(huán)境因素對碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)造