碟式太陽能自動跟蹤控制系統(tǒng)的設計與模糊控制研究.pdf

1、伴隨著能源危機和日益嚴重的環(huán)境問題，人們的目光逐漸轉向對太陽能等新型能源的開發(fā)和利用。太陽能發(fā)電被認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)電的轉化效率較高，最高效率可達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)對太陽的位置進行實時跟蹤。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。
　　本課題首先分析了風、光

2、強和灰塵積雪等環(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。但光強值趨近光強閾值時，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)的運行穩(wěn)定性和跟蹤精度，對硬軟件進行了設計。硬件設計主要針對的是光電傳感器結構設計，通過對比幾種常見光電傳感器的優(yōu)缺點，設計了一種金字塔式和箱體式嵌套的新型光電傳感器，詳細介紹了其工作原理，選擇LM324作為電壓比較器，完成了檢測電路的設計。該光電傳感器結構簡單，利用箱體內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。軟件設計時，主要包括跟蹤系統(tǒng)整體流程的設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、步進電機轉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)的控制器進行建模及仿真，模糊PID控制方法的使用，可以使控制器達到最佳的控制效果，系統(tǒng)響應速度快且能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
　　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