基于单片机的太阳自动跟踪系统的研究

为了提高太阳光伏发电系统的转换效率,对太阳进行自动跟踪是很有必要的。设计一种基于AT89C51单片机的太阳自动跟踪系统。采用程序控制,利用光学传感器对太阳能板做自动定位和误差校正,而通过单片机控制步进电机来实现系统。理论分析和设计结果表明,系统实现了对太阳的自动跟踪,能大大提高太阳能的利用率。该系统价格低廉、性能可靠,具有较高的实用价值。     

太阳自动跟踪系统的设计

设计一种根据视日运动规律自动跟踪太阳的系统.采用双轴跟踪的办法,利用步进电机双轴驱动,通过对跟踪机构进行水平、俯仰两个自由度的控制,实现对太阳的实时跟踪.该系统适用于各种需要跟踪太阳的装置.主要从硬件和软件方面分析太阳自动跟踪系统的设计与实现.系统在实际运行中状况良好,表现出较高的稳定性,达到了预期目标.     

太阳能自动跟踪控制系统的设计

为了提高太阳能的利用率,设计一种太阳能自动跟踪控制系统,本系统采用双光电传感器精确定位太阳与太阳能利用装置相对位置,通过单片机智能控制,实现太阳能利用装置的全程太阳追踪;并设计合理的机械结构,通过硬件控制系统,来实现高精度的太阳跟踪.同时,在阴晴不定的天气状况下仍可以实现对太阳的跟踪.具有设计简单、抗干扰能力强、系统控制器稳定、数据传输可靠性高等特点.     

太阳光入射角光电检测装置

为了提高太阳能光伏电池的光电转化效率,设计了一种能够自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统.设计了4个分布式光敏电阻对比分析各点所受光照强度,设计了电压比较器实时反映太阳方位,设计了H桥电机驱动芯片,驱动两个直流电机按相应的方位角转动,实现实时跟踪.该太阳光入射角光电检测装置结构简单、成本低、灵敏度高,受外界环境影响较低,不仅可以作为演示实验装置,还可以扩展为实用的太阳能发电的自动跟踪系统.     

基于DSP的太阳光线自动跟踪系统设计与实现

以DSP为主控制器设计太阳光线自动跟踪系统.采用简单的太阳位王算法粗略跟踪太阳光线;再利用光线跟踪传感器精确跟踪.介绍模拟跟踪装置的组成、光线检测原理,并详细描述控制系统.该系统能在大范围内精确检测太阳光线入射角,并将信息实时返回至监控装置.由于跟踪传感装置结构简单、跟踪方法易于实现,且传惑器价格低康,有望应用于高聚光型太阳能发电系统.     

基于步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统的设计

为了高效地利用太阳能,根据太阳运行规律,结合光电传感器设计以单片机为核心的太阳能自动跟踪系统。首先进行硬件设计和系统控制的软件实现,然后深入地分析比较步进电机一般驱动和细分驱动对太阳能自动跟踪精度的影响。研究结果表明,与采用一般驱动方法的系统相比,采用步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统跟踪精度高,有效地提高太阳能利用率。     

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°。     

太阳绝对辐照度测量系统中的太阳跟踪系统设计与性能测试

为实现高精度的太阳绝对辐照度观测,设计了视日运动轨迹跟踪和四象限探测器精密跟踪相结合的太阳自动跟踪系统.分析了四象限探测器的工作原理,对其均匀性进行了测试,确定了其偏离系数.对跟踪系统进行了硬件设计、控制软件设计和结构设计.实现了以C8051F064单片机为核心的数据采集、信号处理和反馈控制系统.在实验室内对系统的跟踪精度进行了测试,结果表明跟踪偏差在0.1°之内.经实际运行证明,该系统方案可行,具有稳定性强、精度高的优点.     

太阳能高度角自动跟踪精度的模型仿真

考虑大气透明度的影响,根据太阳直接辐射强度公式,建立太阳能光伏电池板的高度角自动跟踪模型.数据处理结果表明一天中太阳直接辐射强度与时间成线性关系,从而得到太阳相对辐射通量交化率跟跟踪精度的关系.仿真结果表明:在75°高度角的跟踪范围内,印使角度差为10°,太阳相对辐射通量变化率也仅为0.8%.对于非聚焦的太阳光伏发电系统的方向跟踪而言,精度无需太高,高性能低成本是设计制造跟踪系统应该追求的目标.     

光电位置传感器在高精度太阳自动对准中的应用

分析了目前太阳跟踪方式中存在的问题,为进一步提高太阳跟踪精度和利用率,设计了基于光电位置传感器的太阳追光系统;设计了跟踪装置,达到了跟踪的稳定性;跟踪策略上采用光电跟踪与视日跟踪相结合,实现了全天候自动跟踪。经试验表明:该方法简单,跟踪精度高,稳定性好。     

基于四象限探测器进行太阳跟踪的偏差分析

为了实现基于四象限探测器的太阳自动跟踪,首先分析了四象限光电探测器工作原理,并说明了选择四象限探测器的依据,介绍了使用四象限探测器进行太阳跟踪的装置,深入研究了太阳光斑几何位置与小孔光阑、四象限探测器安装位置可能存在的偏差影响,对四象限探测器与Ⅰ-Ⅴ转换电路系统进行了一致性分析,评价了一致性对跟踪精度的影响,最后介绍了跟踪时四象限探测器电压值存在偏差的原因和合理性.实验证明,基于四象限探测器的跟踪装置适用于高精度太阳跟踪.     

一种新型的太阳自动跟踪系统研究

为了最大限度的利用太阳能,采用自动跟踪太阳的方式以获得更多的能量。简要介绍了现有的几种主要跟踪方式,光电探测器跟踪方式容易受天气条件干扰,时钟跟踪方式有累积误差或者因数据库庞大导致反应变慢等缺点。提出了一种时钟跟踪与光电探测器跟踪相结合的双轴跟踪方式,方位角采用时钟跟踪,俯仰角采用四象限光电探测器跟踪,控制核心选用ATmega16单片机。该跟踪方式结合这两种跟踪方式的优点,很好地克服了两者的缺点。实验表明,本系统转动精度高,工作稳定性好,太阳能接收损失小。     

一种利用单片机实现太阳跟踪的设计方法

由于单片机对追光系统中太阳高度角和方位角的计算公式计算能力不足等缺点,往往会导致追光系统不够精确和稳定。该设计在处理太阳高度角和方位角时摒弃了单片机直接套用太阳高度角和方位角计算公式的做法,而是利用计算机将某一地点确定月份的太阳高度角与方位角进行计算和统计,得到了其近似拟合函数,单片机可根据此拟合函数进行太阳高度角与方位角的近似计算并进行太阳跟踪,在完成近似跟踪后启动由四象限硅光电池和凸透镜组成的光电跟踪系统,完成对系统的精确调整。该方法的应用解决了单片机对天文算法计算能力不足的缺点,同时实现了对太阳高效、实时、精确的追踪,对实际工程实践有一定的指导意义。     

全天候太阳辐射计自动防护系统的研制

为了使简便易携的DTF-6太阳辐射计适应野外复杂多变的恶劣环境,并能够实现户外全自动无人看守测量,研制了基于DTF-6的全天候太阳辐射计自动防护系统。从系统的总体控制方案出发介绍了系统的机械设计、单片机自动控制系统设计、上位机软件设计等部分内容。在自动防护模式下DTF-6的视日运动跟踪模拟实验、系统的防雨自动控制模拟实验结果表明自动防护系统可以实现太阳辐射计的全天候自动测量及防护功能,具有一定的合理性和可靠性。     

大迎角控制的一种神经网络逆系统方法

提出了一种用于大迎角控制的基于神经网络补偿和逆系统反馈的控制方案,并用e-修正方法对神经网络的权值进行了限幅。基于Lyapunov稳定性理论证明了该控制方法的跟踪误差是收敛的。大迎角控制的仿真实例表明该控制方法具有良好的大迎角跟踪性能。     

基于迭代学习控制的潜望式激光通信终端系统的动态跟踪设计

为提高潜望式激光通信终端伺服系统的动态跟踪性能,针对基于永磁同步电机的二维伺服转台的控制系统进行了设计。通过采取空间矢量控制方法实现电机的解耦控制,建立控制模型并完成了各控制回路的设计。针对动目标跟踪设计了迭代学习控制方法以提高通信终端的动态跟踪性能,并对控制系统的速度阶跃响应进行测试,分析通信终端系统的低速平稳性。最后,搭建了4.62 km激光通信的动态跟踪实验,利用六自由度转台模拟平台抖动,为动态跟踪验证实验创造外部平台扰动条件。实验结果表明:通信终端系统速度阶跃响应的稳态误差为±0.02 (°)/s,表明伺服系统速度回路具有较快的动态响应特性和较高的稳态精度,在最大加速度为0.219 (°)/s2的正弦波扰动条件,二维伺服转台的动态粗跟踪精度可以达到62 μrad,粗精复合跟踪精度优于2 μrad,验证了通信终端伺服系统的有效性及其动态跟踪性能,为进一步提高终端系统的跟踪精度奠定基础。     

Attenuation by cloud and rain on Earth-Sun paths at 12 to 71 GHz

A summary is given of all the attenuation data derived since June 1968 from sun-tracking radiometers located at the Appleton Laboratory, Slough. The new results at 37 and 71 GHz include data on the angular variation of attenuation and on the occurrence of fades exceeding specified values.     

光电跟踪自抗扰控制技术研究

为了实现对快速运动目标高精度跟踪,对光电跟踪系统中的自抗扰控制技术进行了研究。根据速度闭环传递函数,利用三阶非线性扩张观测器估计系统状态变量,实现对不确定性因素的补偿,通过改变位置环被控对象传递函数提高系统的跟踪精度。对系统进行仿真与实验研究,分析自抗扰控制对光电跟踪系统动态和稳态性能的影响,与PI控制相对比,结果表明:对于高速运动目标,利用自抗扰控制技术可以将系统的跟踪精度提高7倍左右;对于低速运动目标,由于摩擦和系统噪声的影响,系统的跟踪精度仅提高了4倍左右。若在控制回路中引入相位超前环节,可以将系统的超调量降低40%,进一步改善了系统的动态性能,该技术的实现对于高精度跟踪控制的研究具有重要的应用价值。     

两轴水平框架式粗跟踪结构及其控制系统设计

根据天基平台激光辐照空间碎片捕获系统的应用需求,设计了一种两轴水平框架式粗跟踪结构,提出了一种基于加速度闭环的PI速度环控制方法用于实现跟踪系统的闭环高带宽控制和高精度跟踪。首先,根据光束传播路径和负载几何尺寸要求设计了水平式粗跟踪框架的经纬轴结构,并对单轴结构进行了模型简化,建立了单轴二质阻尼刚度简化模型的动力学方程;对系统进行了振动分析,根据系统的谐振频率和电机锁定转动频率确定了跟踪架主要结构参数;设计了一种速度加速度双闭环控制系统,确定了系统控制器和控制参数;最后对控制系统进行了性能测试。测试结果显示,控制系统满足性能指标要求,相较于带有结构滤波器的PI速度环控制系统,带宽提升了28.2%;基于加速度闭环的PI速度环控制系统在调节时间上提升了78.6%,超调量降低了94.08%;基于加速度闭环的PI位置环控制系统的调节时间为0.085 s,超调量为11.66%,具备较小的跟踪误差和较强的抗干扰能力。     

Output space tracking control for above-knee prosthesis

The control of a knee joint in an active above-knee prosthesis has been designed using the Lyapunov tracking method. Locomotion was simulated to prove that the tracking control in output space is a valuable real-time control method for artificial legs. The data used for simulation were collected from able-bodied subjects while they walked on a powered treadmill. Human volunteers were braced with an ankle splint (limiting dorsi- and plantar flexion) and with a knee cage (limiting knee movements to the lateral plane). The achieved tracking of the prescribed knee motion, deviations of the thigh movement from the prescribed trajectory, maximal angular deviations from the desired trajectory, and the power consumption were studied as functions of a limited maximal knee torque and a damping constant in the knee actuator. It was found that the use of output tracking is suitable for the design of appropriate hardware and for real-time control of an above-knee prosthesis