基于圖像傳感器的閉環(huán)式太陽(yáng)跟蹤控制器的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、為了解決能源危機(jī)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建綠色環(huán)保社會(huì),世界各國(guó)都在積極開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源。太陽(yáng)能的利用已經(jīng)滲透到社會(huì)各方面,但太陽(yáng)能利用效率低這一問(wèn)題一直影響和阻礙著太陽(yáng)能技術(shù)的普及和發(fā)展。為提高太陽(yáng)能利用效率而進(jìn)行太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤控制器的研究,有著重大而深遠(yuǎn)的意義。
　　 在分析比較了國(guó)內(nèi)外常用的幾種跟蹤方式后,本課題設(shè)計(jì)了一種新型的閉環(huán)式雙軸太陽(yáng)跟蹤控制器。該控制器以視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤為主,采用圖像傳感器作為閉環(huán)部分傳感元件獲取

2、跟蹤偏差。太陽(yáng)跟蹤控制器工作過(guò)程為:上位機(jī)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和當(dāng)前時(shí)間,計(jì)算太陽(yáng)高度角與方位角并轉(zhuǎn)換為俯仰和水平電機(jī)運(yùn)行的步數(shù),經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的跟蹤。視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤結(jié)束后,圖像傳感器采集當(dāng)前太陽(yáng)的位置,經(jīng)數(shù)字圖像處理后獲取跟蹤偏差,當(dāng)偏差值大于設(shè)定閾值時(shí),計(jì)算機(jī)將其轉(zhuǎn)化為俯仰和水平電機(jī)校正步數(shù),并通過(guò)驅(qū)動(dòng)跟蹤機(jī)構(gòu),將跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行至應(yīng)達(dá)到的位置,從而使系統(tǒng)構(gòu)成了閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)。
　　 本課題完成

3、了跟蹤控制器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要包括:跟蹤器控制電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、圖像采集電路、限位信號(hào)采集電路和串口通訊電路等。軟件設(shè)計(jì)主要包括:采用Visual C++編寫(xiě)人機(jī)交互控制平臺(tái)、設(shè)計(jì)MATLAB算法進(jìn)行圖像處理并獲取跟蹤偏差、基于MCC實(shí)現(xiàn)VC與MATLAB聯(lián)合編程。
　　 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析表明:陰天、多云(無(wú)法獲取太陽(yáng)圖像時(shí))情況下高度角跟蹤平均誤差<1.5°,方位角跟蹤平均誤差<1.2°；正常(可以獲