基于FPGA的太阳跟踪器的设计及实现

在简要介绍地日运行规律的基础上,确定了视日运动跟踪法的计算模型及跟踪装置的机械结构。采用FPGA芯片XC3S1500为处理器,以步进电机为执行机构,采用Verilog语言设计实现了高度角-方位角太阳跟踪系统。根据系统的要求建立了计时模块、太阳高度角方位角计算模块、日出日落时间计算模块和步进电机脉冲控制模块。通过实验测试该系统能够达到预期的性能指标,对提高太阳能的利用率具有重要的现实意义。     

基于C8051F061的太阳跟踪控制器设计

针对目前采用的太阳跟踪控制器跟踪精度不高的问题,设计了一种基于C8051F061的双模式太阳跟踪控制器。该控制器将视日运动轨迹跟踪与采用四象限光电传感器的高精度光电跟踪相结合,精确计算、测量出太阳的方位角和高度角,通过方位控制步进电机和高度控制步进电机使电池板始终垂直于太阳光线,提高了跟踪精度,从而有效地提高太阳能利用率。实验结果表明,该控制器具有较高的跟踪精度。     

基于单片机太阳跟踪自动检测系统设计

如今,随着以常规能源为基础的能源结构的不断减少,资源转型速度的加快。包括太阳能在内的可再生资源将会越来越受到人们的重视。该设计尝试设计一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统以提高太阳能电池的光—电转化率。该系统是以单片机为核心,利用太阳轨道公式进行太阳高度角及方位角计算,并利用计时芯片以及使用舵机驱动双轴跟踪系统,使太阳能电池板始终垂直于太阳入射光线,从而提高太阳能的吸收效率。     

高精度太阳能跟踪控制器

针对目前采用的传统太阳能跟踪控制器传感器形式单一、抗干扰性差、跟踪精度不高等问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的太阳能跟踪控制器系统。该系统将固定轨迹粗略跟踪方式与光电传感器精确跟踪方式有效地结合起来,并重点将光电传感器加以改进,从而有效地提高了太阳能利用率。由伺服电机作为执行机构控制太阳能板对太阳位置的跟踪,可以实现对太阳高度角和方位角的双自由度跟踪,使太阳能跟踪装置始终正对着太阳光线位置。通过对比实验表明,该跟踪控制器可以达到较高的跟踪精度。     

基于单片机的双轴太阳能跟踪系统的设计

为了解决太阳能工程项目中光伏效率不高的问题,设计了双轴太阳能跟踪装置,该系统采用视日轨迹跟踪方案。文中着重分析了双轴跟踪的原理及其系统组成,利用光伏元件和STC89C52单片机实现大范围太阳跟踪,液晶显示屏实时显示最佳接收方位角及温湿度。在光线充足的天气条件下,跟踪装置自动旋转并始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池的表面。在阴雨天或夜间等光线不足的条件下系统停止跟踪太阳转动。整个系统不需要任何外部电源供电,实现对太阳的高精度跟踪,并且使系统具有较强的抗干扰和运算能力。     

高精度高可靠性脱机追日系统研制

为实现高精度高可靠性的追踪太阳,提高对太阳能的利用率,设计了一套基于以C8051Fa020的控制系统;该系统以C8051Fa020为控制器,通过太阳能公式计算出太阳的水平角及高度角,由程序控制水平及高度电机的转动,实现对太阳位置的精确跟踪;同时利用安装在太阳能发电架构上的编码器作为反馈,实现追日系统的闭环控制,对追日系统的误差进行校正,改进跟踪系统的精度;通过对实地太阳能架构的实验,追日系统可以精确追踪太阳位置,系统性能稳定,成本低,实用性很强。     

跟踪式光伏发电系统的性能分析

对不同太阳位置的表述方法进行了简单描述,详细讨论了光伏跟踪系统的分类.基于处理过的PSA算法及向量法对太阳位置进行计算,计算出的太阳位置与MICA数据对比误差在0.7°以内.给出更有利于跟踪系统应用的准赤道坐标系统,从朗伯余弦定理出发,给出单轴倾斜轴跟踪系统的最佳跟踪角度vs计算公式,并且给出了具有方位角、坡度校正的vso以R.Perez模型为基础,结合PSA算法以及向量法等对不同地区、不同结构的跟踪系统的性能进行对比分析,vs角跟踪的优势得到了论证.     

基于STM32的高效光伏能量转换系统设计

设计一种用于海岛上微传感器设备供电的光伏系统,以STM32作为主控制器,设计双轴跟踪平台实现太阳跟踪,研究了新的光照传感器布置方案;增加角度传感器SCA100T-D02测量太阳能板的方位角与高度角,控制器将其与GPS模块对比进行位置辅助校准,形成闭环控制。主控制器根据MPPT算法采用PWM控制方式对锂电池充电。实验结果表明,该系统能够精准实现太阳跟踪,大幅度提高光伏转化效率,拥有广阔的应用价值与前景。     

基于51单片机的高精度太阳跟踪系统的研制

在传统的太阳跟踪系统设计中,主要采用光电跟踪与视日跟踪方法。设计了一种基于CMOS摄像头的高精度太阳自动跟踪仪,上位机通过NI公司的虚拟仪器开发平台Labview来设计跟踪软件,通过相关算法计算出太阳实时的方位角和仰角,进而转化成电机运行所需的脉冲,通过RS232传输到51单片机,由单片机来控制电机转动到相应的角度,从而使太阳光斑始终处于摄像头的中心位置。该实验装置具有比商业太阳跟踪仪更高的跟踪精度,跟踪误差最小可以达到0.002°。     

基于PIC16F877A自动太阳跟踪器的设计

太阳能电池板的效率偏低导致光伏发电系统成本过高,是困扰其长足发展的主要原因。阐述了光伏发电自动跟踪系统的基本原理和研制的关键技术并以PIC16F877A为核心控制单元,设计了一种自动太阳跟踪器,能自动跟踪太阳的高度角与方位角,使太阳光线始终垂直入射在光伏阵列的表面以获取最大发电效率。详细介绍了系统软硬件设计方案并研制出相应可靠稳定运行的样机。     

运动载体姿态角速率对跟踪稳定性影响的分析

分析了运动载体横滚角速率对跟踪稳定性的影响,推导了运动载体在两维稳定系统中的误差及解决方法。阐述了利用运动载体横滚角速率,经过计算机程序运算,对方位进行补偿的控制技术。解决了运动载体在A-E天线座下,天线稳定跟踪目标的跟踪问题。实现了对载体的三维扰动的隔离,并给出了工程上的解决方法。     

基于CCD图像的太阳质心位置检测

设计了一种基于CCD图像传感器的太阳定位技术,利用CCD摄像头实时的采集太阳的图像,通过USB接口与计算机相连,提取连续图像帧,采用维纳滤波、迭代阈值法、边缘检测算子、改进的最小二乘圆拟合算法等,对太阳图像进行了轮廓提取和质心位置计算,太阳检测定位精度达到0.001°,从而达到更高精度、更快速度的太阳质心定位的目的。为后续驱动伺服电机调整高度角和方位角,最大限度地获取太阳能做了更加充分的准备。最后实验仿真成功。     

正切细分在捷联寻北方位角解算中的应用

在捷联寻北方位角解算时,采用查表法计算反正切函数存在占用存储空间大和代码执行效率低这两个问题。根据寻北精度对角度计算的要求,提出了一种近似计算角度的方法,该方法首先根据捷联寻北方位角解算时的数据特点将角度分成8个区间,然后在8区间细分的基础上对反正切函数进行分段线性化。给出反正切函数的分段线性方程并通过计算得出该方法的误差不超过3″,完全满足寻北精度的要求,该方法占用存储空间为22 kB,是直接查表法的1/153。采用单片机实现时代码的执行效率明显高于轮询查表法。     

一种面向全空域覆盖阵列的和差比幅测角跟踪方法

针对和差比幅方法在全空域相控阵系统应用扩展中出现的辅助波束指向计算、角度估计问题,分别给出了一种基于辅助坐标系的指向计算方法和一种基于方向图高斯拟合的目标角度解算方法,并针对角度跟踪滤波环节的角误差向量估计方法进行了优化。仿真分析结果表明,面向子阵化全空域阵列,和差比幅方法表现出了优越的差波束性能,且在和差比相方法跟踪失效的条件下,该方法仍然能够实现优于0.1倍波束宽度的角跟踪精度。     

天基监视中的双星相对运动模型研究

以天基监视为背景,依据几何学原理和矢量计算工具,主要研究了双星相对运动模型。一方面,突破力学求解方式,采用一种区别于传统轨道根数的卫星轨道生成规则,可清晰直观地描述卫星轨道;另一方面,结合光电跟踪系统,研究了双星运动过程中的相对方向变化。通过对异面太阳同步圆轨和共面地球同步圆轨双星相对运动模型的仿真计算,获得了卫星轨道、相对距离、方位角、俯仰角、方位角速率、俯仰角速率的变化结果,分析结果证明了此方法的合理性,可为天基监视中的工作区域选择、卫星轨道设计、监视系统设计和捕获跟踪瞄准控制系统设计等物理问题和关键技术提供定性和半定量参考。     

角锥棱镜的入射角及有效反射面积分析

基于角锥棱镜的基本结构及定向反射的光学特性,证明了同一光束出射点与入射点的对称关系以及不同入射光束出射点与对应顶点投影点的偏移量关系。推导出不同入射条件下角锥棱镜最大入射角及有效反射面积的理论计算方法,并给出最大入射角随方位角和折射率变化的规律图线及有效反射面积随入射角、方位角、折射率变化的规律图线。研究为角锥棱镜阵列的有效反射面积、回波能量的计算、误差分析等提供理论基础,且对正确设计使用角锥棱镜具有重要的理论指导意义。     

卫星接收天线的调整与卫星电视节目接收

根据实践，对卫星接收天线的调整与卫星接收机节目搜索问题进行了分析与归纳；用MATLAB编写了计算接收天线方位角、仰角和极化角的程序；给出当地方向的确定方法和地磁偏角的近似计算式，澄清了接收天线极化波容易造成的误解。     

卫星接收天线的调整与卫星电视节目接收

根据实践,对卫星接收天线的调整与卫星接收机节目搜索问题进行了分析与归纳;用MATLAB编写了计算接收天线方位角、仰角和极化角的程序;给出当地方向的确定方法和地磁偏角的近似计算式,澄清了接收天线极化波容易造成的误解。