基于球面機(jī)構(gòu)的太陽跟蹤裝置控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、科學(xué)家們公認(rèn)，太陽能是未來人類最合適、最安全、最綠色、最理想的替代能源。目前太陽能利用轉(zhuǎn)化率約為10％～20％。理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37.7％。研究開發(fā)太陽能雙軸跟蹤裝置，可以提高太陽能的接收效率，拓寬太陽能的利用領(lǐng)域。 本文研究的內(nèi)容是基于球面機(jī)構(gòu)的太陽跟蹤裝置的控制系統(tǒng)。該跟蹤機(jī)構(gòu)采用三自由度并聯(lián)球面機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽高度角和方位角的實(shí)時(shí)跟蹤，冗余自由度增加了系統(tǒng)的剛度。導(dǎo)出了球面機(jī)構(gòu)的位姿反解

2、，得出機(jī)構(gòu)的輸入角，并針對(duì)太陽跟蹤裝置的工作要求，提出了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤的控制方案。系統(tǒng)采用主動(dòng)式跟蹤，即預(yù)先計(jì)算好對(duì)應(yīng)于某時(shí)刻太陽位置的跟蹤機(jī)構(gòu)的輸入角度，通過跟蹤器上平臺(tái)不同位置上擺放的光電傳感器感受該太陽位置的光照，反饋回電信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)該信號(hào)調(diào)用子程序發(fā)出脈沖對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和方向進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)對(duì)太陽的自動(dòng)跟蹤，使跟蹤裝置的上平臺(tái)始終處于垂直于光照方向，達(dá)到了能量最大限度的接收。控制系統(tǒng)硬件選用Atmel公司