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

1、為了解決能源危機問題、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、構(gòu)建綠色環(huán)保社會,世界各國都在積極開發(fā)利用太陽能資源。太陽能的利用已經(jīng)滲透到社會各方面,但太陽能利用效率低這一問題一直影響和阻礙著太陽能技術(shù)的普及和發(fā)展。為提高太陽能利用效率而進行太陽自動跟蹤控制器的研究,有著重大而深遠的意義。
　　 在分析比較了國內(nèi)外常用的幾種跟蹤方式后,本課題設(shè)計了一種新型的閉環(huán)式雙軸太陽跟蹤控制器。該控制器以視日運動軌跡跟蹤為主,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。太陽跟蹤控制器工作過程為:上位機根據(jù)當?shù)亟?jīng)緯度和當前時間,計算太陽高度角與方位角并轉(zhuǎn)換為俯仰和水平電機運行的步數(shù),經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動步進電機,步進電機驅(qū)動跟蹤機構(gòu),實現(xiàn)太陽的跟蹤。視日運動軌跡跟蹤結(jié)束后,圖像傳感器采集當前太陽的位置,經(jīng)數(shù)字圖像處理后獲取跟蹤偏差,當偏差值大于設(shè)定閾值時,計算機將其轉(zhuǎn)化為俯仰和水平電機校正步數(shù),并通過驅(qū)動跟蹤機構(gòu),將跟蹤系統(tǒng)運行至應(yīng)達到的位置,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)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要包括:跟蹤器控制電路、步進電機驅(qū)動電路、圖像采集電路、限位信號采集電路和串口通訊電路等。軟件設(shè)計主要包括:采用Visual C++編寫人機交互控制平臺、設(shè)計MATLAB算法進行圖像處理并獲取跟蹤偏差、基于MCC實現(xiàn)VC與MATLAB聯(lián)合編程。
　　 通過對實驗數(shù)據(jù)的分析表明:陰天、多云(無法獲取太陽圖像時)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