双轴伺服太阳能跟踪系统的设计_图文(精)

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双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究

双轴跟踪转台伺服控制系统的建模及控制方法研究

I 摘要

高精度转台在军事、航天航空、光电领域等得到越来越广泛的应用。转台伺服系

统一般是由转台机械本体和运行控制系统等构成,是雷达、坦克、射电天文望远镜等

装备的重要组成部分。主要性能指标包括系统的响应速度、低速运行平稳度和跟踪精

度、抗干扰能力等。本文以某双轴跟踪转台为研究对象,对其进行稳定跟踪控制算法

的研究。因为摩擦、齿隙、机械形变等扰动因素的存在使得双轴跟踪转台系统具有非

线性的特点,滑模变结构控制算法对非线性系统有着较好的控制效果,本文设计的基

于积分型切换增益的滑模变结构控制方法能保证控制系统的跟踪稳定性并且有较好的

摩擦干扰抑制能力。

本文的主要内容是研究双轴跟踪转台的系统稳定跟踪控制问题,具体的工作如下:

第一,通过机理模型建立双轴转台系统的单轴数学模型,同时对摩擦扰动进行

LuGre模型的数学模型建立,并且根据坐标变换得到转台双轴联动的数学模型,这些

工作为后续控制算法的构建和仿真模型奠定了基础。

第二,本文针对双轴跟踪转台的结构,基于RTU-BOX实时仿真平台开发了包含

上位机的实时控制系统。通过以太网通信实现串口通讯,实时数据读取、保存双轴跟

踪转台系统的转速,为后续的LuGre模型参数辨识和控制算法做好实验准备。

第三,根据所建立的双轴跟踪转台伺服系统模型,设计了PD控制算法、基于趋

近律算法的滑模控制算法和基于积分型切换增益的滑模控制算法对双轴跟踪转台的稳

定控制和稳定跟踪问题进行研究。其中,基于积分型切换增益的滑模控制算法不仅对

摩擦扰动的抑制能力更强,而且鲁棒性更好。Simulink仿真和RTU-BOX实时仿真结

果证明了本文提出方法的有效性。

本文获得国家自然科学基金项目复杂电机系统关键基础问题研究51637001和国

家自然科学基金青年基金( 51507001)的资助。

关键词:双轴跟踪转台,LuGre摩擦模型,滑模控制,实时仿真

Ⅱ

Abastract

High-precision turntables have become more and more widely used in military,

一种基于墙体安装的双轴跟踪太阳能热水器设计

一种基于墙体安装的双轴跟踪太阳能热水器设计

第6期 2011年6月 机械设计与制造 

Machinery Design&Manufacture 79 

文章编号:1001—3997(201 1)06—0079—03 

一种基于墙体安装的双轴跟踪太阳能热水器设计 

沈金荣 熊志刚 

( 河海大学计算机与信息学院,常州213022)( 河海大学机电工程学院,常州213022) 

Design for solar-tracking dual-axis water heater of wall hanging type 

SHEN Jin—rong ,XIONG Zhi—gang2 

( College of Computer and Information,Hohai University,Changzhou 2 1 3022,China) 

(2College of Mechanical and Electrical Engineering,Hohai University,Changzhou 2 1 3022,China) 

【摘要】针对普通太阳能热水器一般只能安装屋顶、新型平板太阳能热水器固定安装有效采光 

面积的余弦效应导致太阳能利用效率偏低等问题,提出了一种基于墙体壁挂式安装、全自动跟踪太阳 

能热水器的设计方案,以适应各种楼层用户的使用,且能在较小的面积获得较大的太阳能能量。对基于 

安装方式的跟踪原理、系统的整体设计、安全性设计做了全面详细的介绍。在实验论证的基础上,得出 

该设计方案有效地提高了太阳能的利用效率的结论。 

关键词:壁挂式安装;太阳能光热利用;双轴跟踪,I热水器 

【Abstract】/t proposes a new design of wall hanging automatic solar-tracking water heater since o — 

nary solar water heater could only be installed on the roof and the efficiency of utilizing solar energyfor 

双轴太阳跟踪系统运动控制规律的研究

双轴太阳跟踪系统运动控制规律的研究

双轴太阳跟踪系统运动控制规律的研究六 

口李鹏 口廖锦城- 口蔡兰兰t 口杨培环 口吴贺利 口翟鹏程 口张清杰 

1.武汉理工大学机电工程学院 武汉430070 2.武汉理工大学理学院 武汉430070 

3.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 武汉430070 

摘要:基于太阳位置计算模型,采用矢量分析方法,通过地平坐标系、时角坐标系、跟踪坐标系间的坐标变换,建立 

了太阳位置与时间、跟踪系统运动与太阳运行位置间的对应关系,并建立了视日运动轨迹跟踪方式——双轴太阳跟踪系 

统运动控制方程。对其运动特性进行了分析,在此理论分析基础上开发了双轴太阳跟踪控制系统程序,实现了双轴太阳跟 

踪系统的自动跟踪。 关键词:太阳能太阳跟踪系统聚光光伏发电运动控制 

中图分类号:TK513.4 文献标识码:A 文章编号:1000—4998(2010)06—0023—04 

Abstract:Based on the geometrical model for calculating the sun position,the relationships between the sun position and time 

and the movement of the tracking system and the sun position are set up with the help of the vector analysis method and the transfor— 

mation of different coordinate systems,i.e.the horizontal coordinate system,the equatorial coordinate system and the tracking CO— 

ordinate system.The motion control equation of the 2一axis sun tracking control system is derived on the basis of control strategy of 

双轴光伏跟踪机械系统设计

双轴光伏跟踪机械系统设计

第26卷第4期 2013年7月 潍坊工程职业学院学报 JOURNAL OF WEIFANG ENGINEERING V0CAT10NAL C0LLEGE V01.26 No.4 Ju1.2013 Doi:10.3969/j.issn.1009—2080.2013.04.022 双轴光伏跟踪机械系统设计 袁汇江,张学梦 (潍坊科技学院,山东寿光262700) 摘要:对太阳的跟踪采用基于高度一方位角式的跟踪方式,设计了双轴光伏跟踪机械系统,在高度角和 方位角两个方向对太阳进行跟踪,实现了白天对太阳进行全天候的实时跟踪。基于高度一方位角式跟踪方 式,以3 kW太阳能光伏跟踪系统为例,在给定发电模组及系统设计参数的基础上,对双轴光伏跟踪机械系 统的设计进行研究。 关键词:双轴;光伏;跟踪系统 中图分类号:TK513.4 文献标志码:A 文章编号:1009—2080(2013)04—0078—04 引言 为了应对能源枯竭,人们对太阳能以及核能、风 能、地热能、水力能、生物能等可持续能源的利用日 益迫切。据统计¨ ,2O世纪90年代,太阳能发电每 年增长达20%。太阳能作为新能源的重要组成部 分,因其具有取之不尽、用之不竭、无污染等特点,在 开发利用中蕴藏着巨大的市场前景,越来越受到人 们的青睐。l2 本文所介绍的太阳能跟踪系统则是光 电转换的一种。 1 现有光伏跟踪装置工作性能分析 光伏跟踪机械系统按照旋转轴数的不同跟踪系 统可以分为单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。单轴太 阳能跟踪系统比固定式系统的功率输出可以提高 25%,而双轴太阳能跟踪系统比固定式系统功率输 出可以提高41%。l3 光伏跟踪系统的成本关系到制 造成本、获得发电量以及结构设计上的因素,因此现 在的太阳能跟踪系统一般采用双轴跟踪系统。 双轴跟踪一般包括两种方式,分别为高度一方 位角式全跟踪和极轴式全跟踪。本文基于高度一方 位角式跟踪方式,在给定发电模组及系统设计参数 的基础上,对双轴光伏跟踪机械系统的设计进行研 究。 2光伏跟踪机械系统总体设计 78 2.1发电模组及系统设计参数(见表1) 表1发电模组及系统设计参数 项目 数值 系统发电功率w (kW) 发电模组长宽高(mm X mm X mm) 透镜面积L xW(mm×mm) 发电模组内透镜块数 日照强度w./m (kW/m ) 光的转化效率11 仰俯主梁最大变形角度(。) 预期寿命(年) 布置方式 不小于3 1950×1000×290 960 X240 8 0.85 20% 0.2 20 关于主梁俯仰轴对称 2.2确定发电模组块数 设所需发电模组的数目为S ,则理论上需要发 电模组的数目S 为: =0 85 X0 2 0 96 0 24 X 8_9.5741 . .×. ×. …… 考虑到发电模组受风载的影响,应布置模组使 其关于主梁和方位轴对称,选择发电模组的数目为 10,则系统的理论发电量为:W =W ・ ・(L・w ・8)・SI.=0.85×0.2×(0.96 X 0.24 X 8)×10= 3.1334(kW) 收稿Et期:2013—06—24 作者简介:袁汇江(1976一),男,山东寿光人,潍坊科技学院讲师,硕士研究生。

光伏发电跟踪系统设计

光伏发电跟踪系统设计

光伏发电跟踪系统设计

1跟踪系统可分为单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。

2跟踪系统的控制方式可分为主动控制方式、被动控制方式和复合控制方式3跟踪系统的设计应符合下列要求:

a.跟踪系统的支架应根据不同地区特点采取相应的防护措施。

b.跟踪系统宜有通讯端口。

c.在跟踪系统的运行过程中,光伏方阵组件串的最下端与地面的距离不宜小于300ι三io

4跟踪系统的选择应符合下列要求:

a.跟踪系统的选型应结合安装地

点的环境情况、气候特征等因素,经技术经济比较后确定。

b.水平单轴跟踪系统宜安装在低纬度地区。

c.倾斜单轴和斜面垂直单轴跟踪系统宜安装在中、高纬度地区。

d.双轴跟踪系统宜安装在中、高纬度地区。

e.容易对传感器产生污染的地区不宜选用被动控制方式的跟踪系统。

f.宜具备在紧急状态下通过远程控制将跟踪系统的角度调整至受风最小位置的功能。

5跟踪系统的跟踪精度应符合下列规定:

a.单轴跟踪系统跟踪精度不应低于±5°。

b.双轴跟踪系统跟踪精度不应低于±2°。

c.线聚焦跟踪系统跟踪精度不应低于±1°。

d.点聚焦跟踪系统跟踪精度不应低于±0.5oO

太阳自动跟踪系统的设计

太阳自动跟踪系统的设计

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太阳自动跟踪系统的设计

作者:尤金正,邹丽新,周 同,王海燕,杜伟巍

来源:《现代电子技术》2009年第19期

摘 要: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。

关键词:太阳;自动跟踪;实时;步进电机

中图分类号:TK513.4文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)19-139-04

Design of Automatic Solar Tracking System

YOU Jinzheng,ZOU Lixin,ZHOU Tong,WANG Haiyan,DU Weiwei

(Department of Physics Science and Technology,Soochow University,Suzhou,215006,China)

Abstract:An automatic solar tracking system in accordance with characteristics of the sun moving

is designed,adopting biax tracking way,driven by the two step-by-step electric motors,controlling the

two degree of freedom of both level and pitching to achieve real-time tracking of the sun.The system

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能双轴自动跟踪系统设计与研究

太阳能是一种清洁、可再生的能源,越来越多的人开始关注和使用太阳能发电系统。太阳能发电系统中,太阳能电池板的角度对能量转换效率影响很大。为了使太阳能电池板能够始终面向太阳,保持最佳角度,研究和设计太阳能双轴自动跟踪系统是非常必要的。

首先,系统设计方面。太阳能双轴自动跟踪系统主要由太阳能电池板、运动控制系统和传感器系统组成。太阳能电池板负责转换太阳能为电能,是整个系统的核心部件。运动控制系统根据传感器系统实时采集到的太阳位置数据,控制太阳能电池板的角度调整。传感器系统包括光敏传感器和方位传感器,负责检测太阳的位置并将数据传输到运动控制系统。

在太阳能双轴自动跟踪系统的研究中,需要考虑以下几个问题。首先是数据采集问题。传感器系统需要实时采集太阳的位置数据,以便运动控制系统进行调整。传感器系统应该具备高精度、快速响应的特点,以确保数据的准确性和系统的灵敏度。其次是运动控制问题。运动控制系统需要精确地控制太阳能电池板的角度调整,以达到最佳转换效率。运动控制系统应该具备稳定性和高精度的特点,以确保太阳能电池板能够准确地跟踪太阳的位置。此外,系统的安全性和稳定性问题也需要考虑。例如,对于极端天气条件下的系统运行,系统应该具备抗风、抗雨和抗震能力。

太阳能双轴自动跟踪系统的研究还可以从以下几个方面展开。首先是材料和结构的研究。太阳能电池板的材料和结构对于系统的效率和稳定性有着重要影响。通过研究和优化太阳能电池板的材料和结构,可以提高系统的效率和稳定性。其次是算法和控制的研究。根据实时采集到的太阳位置数据,运动控制系统需要精确地计算调整角度,并控制太阳能电池板的运动。通过研究和优化算法和控制策略,可以提高系统的精度和响应速度。 综上所述,太阳能双轴自动跟踪系统的设计与研究非常重要。通过合理设计系统的结构和算法,并优化材料和控制策略,可以提高太阳能发电系统的转换效率和稳定性。这将对太阳能发电系统的普及和应用起到积极的促进作用,推动可持续能源发展。

太阳能双轴跟踪系统原理解析

太阳能双轴跟踪系统原理解析

太阳能双轴跟踪系统原理解析

1. 引言

太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了越来越多的关注和应用。为了更高效地收集太阳能,提高太阳能发电系统的效率,太阳能双轴跟踪系统应运而生。本文将深入探讨太阳能双轴跟踪系统的原理及其在太阳能发电领域的应用。

2. 太阳能双轴跟踪系统的基本原理

太阳能双轴跟踪系统是一种能够根据太阳的位置来调整太阳能发电设备角度的系统。它通过使用两个轴(水平轴和垂直轴)来实现对太阳能接收器的定位,以确保太阳能始终垂直照射到接收器上。这种追踪方式与传统的固定式太阳能系统相比,能够使得接收器相对于太阳的角度始终保持最佳状态,从而提高太阳能发电的效率。

3. 太阳能双轴跟踪系统的构成

太阳能双轴跟踪系统主要由以下几个组成部分构成:

3.1 太阳能追踪控制器:该控制器根据预设的追踪算法和传感器采集的数据,来计算并控制太阳能发电设备的运动。它可以通过控制执行机构,调整发电设备的角度和方向。 3.2 电动机或执行机构:太阳能双轴跟踪系统通过电动机或其它执行机构来实现设备的角度调整。这些电动机或执行机构通过接收控制器的指令,将设备转动到正确的位置上。

3.3 传感器:为了准确地获取太阳的位置信息,太阳能双轴跟踪系统通常会配备多个传感器。这些传感器可以是太阳光电传感器、倾斜传感器等。它们通过检测太阳的位置和周围环境的变化,向控制器提供实时的反馈信息,以确保设备能够准确追踪太阳。

3.4 太阳能接收器:太阳能双轴跟踪系统最关键的一部分是太阳能接收器。它通常由太阳能电池板或聚光器组成,用于将太阳光转化为电能。通过精确地追踪太阳,太阳能接收器可以最大限度地吸收太阳的能量,提高太阳能的利用效率。

4. 太阳能双轴跟踪系统的优势

相较于固定式太阳能系统,太阳能双轴跟踪系统具有以下几个优势:

4.1 提高发电效率:通过追踪太阳的位置并使接收器始终垂直照射,太阳能双轴跟踪系统可以最大限度地吸收太阳能,提高发电效率。

太阳能双轴跟踪系统原理

太阳能双轴跟踪系统原理

一、前言

太阳能作为一种清洁、可再生的能源,越来越受到人们的关注和重视。而太阳能跟踪系统则是提高太阳能利用效率的重要手段之一。本文将详细介绍太阳能双轴跟踪系统的原理。

二、太阳能双轴跟踪系统的概述

太阳能双轴跟踪系统是指通过控制电机驱动,使得光伏板始终朝向太阳,并保持与太阳光线垂直,从而最大限度地提高光伏板的发电效率。该系统由控制器、电机、传感器和支架等组成。

三、控制器

控制器是整个系统的核心部件,它负责接收传感器采集到的数据,并根据预设算法计算出正确的电机转动角度和方向,从而实现对光伏板的精确跟踪。控制器还可以设置参数,如时间间隔、角度误差等。

四、电机

电机是实现光伏板转动的关键部件,通常采用直流电机或步进电机。在工作时,控制器会根据传感器采集到的数据计算出电机需要转动的角度和方向,并通过控制电流来驱动电机转动。

五、传感器

传感器是实现太阳能跟踪的关键部件,它可以测量太阳的位置和光线的强度。常用的传感器有光敏电阻、光电二极管、太阳能光伏电池等。传感器采集到的数据将被送往控制器进行处理。

六、支架

支架是安装在地面或屋顶上,用于支撑光伏板并实现转动的设备。通常采用钢材或铝合金材料制成,具有足够强度和稳定性。

七、原理

太阳能双轴跟踪系统的原理基于日地运动学原理。地球绕着太阳公转,同时自转,因此在任何时刻都会有一个方向与太阳相对应。通过精确测量这个方向,就可以实现对光伏板的精确跟踪。

具体来说,系统中安装有两个传感器:一个用于测量水平方向上的角度(俯仰角),另一个用于测量垂直方向上的角度(方位角)。根据这两个角度以及当前时间和地理位置等信息,控制器可以计算出太阳的位置,并确定光伏板需要转动的角度和方向。控制器通过驱动电机来实现光伏板的转动,使其始终朝向太阳,并保持与太阳光线垂直。

八、总结

太阳能双轴跟踪系统是提高太阳能利用效率的重要手段之一,其原理基于日地运动学原理。系统由控制器、电机、传感器和支架等组成,通过精确测量太阳位置和光线强度来实现对光伏板的精确跟踪。本文对该系统的原理进行了详细介绍,希望能为读者提供一定的参考价值。

光伏发电双轴智能跟踪系统设计

光伏发电双轴智能跟踪系统设计

摘要:随着经济与技术的共同发展,人们对于能源的需求越来越大,使得目前对于能源的消耗量逐渐增长,但是目前大多数能源还都是采用以往的化石燃料焚烧的方法来都得到。因此,为了能够使得能源进行一定的优化与改善,就需要不断的探索并开发出新能源。通过光伏发电双轴智能跟踪系统的应用,能够有效的实现将太阳能转化为电能,在该系统中采用了单片机、锂电池、光电传感器、电机等设备,通过这些设备的应用能够实现智能化的跟踪光源,充分的获取所需的太阳能,并将其合理的利用,有效的发挥该系统的作用。本篇文章就对于光伏发底单双轴智能跟踪系统进行研究与分析,从而促进该系统的推广与应用,实现新能源的开发与应用。

关键词:光伏发电;智能跟踪系统;

在光伏发电的实际应用过程中,其太阳能的有效利用成为了一大难题,因此,为了能够有效的获取充足的太阳能,并且提高电能生产的效率,需要对发电效率以及光能的获取这两项内容进行研究与分析。对于地球而言,其每个地方所受到太阳照射的时间、程度都是不一样的,且其变化的速度非常快。因此,为了能够保证光伏发电能够不受该问题的影响,能够获取充足的光能,需要设计出一种特殊的光伏发电系统,并且保证该系统的应用过程中太阳的位置光能发电板的位置能够相互匹配,提高光能的收集效率。根据相关的研究发现,采用追踪模式能够有效的追踪光能的位置,从而提高光能获取的效率,因此光伏发电双轴智能跟踪系统的研发与应用是非常必要的。

1双轴智能跟踪系统的作用原理

在双轴智能跟踪系统的应用过程中,需要相关设备及装置的支持,其中双轴智能跟踪装置发挥重要的作用,在该装置的内部通过应用两个同种类型的电机,能够实现对于高度以及角度的控制,从而保证光伏发电所使用的发电板能够时刻与太阳照射之间的角度保持在90度,在应用的过程中电机通过旋转来时刻的追踪太阳位置的变化情况。

在光伏发电双轴智能跟踪系统中还会利用光电传感器设备,通过该设备的应用能够有效的将光信号转化为电信号。其作用的原理主要是当光伏发电处于傍晚或者是下雨天等没有太阳光照的条件时,这时由于没有太阳照射,就会导致发光伏组件的电压值与该系统的设计值相比较小,在这种条件下,就会导致该系统处于停止运行的状态,直到有一定的太阳辐照度时,并且太阳的辐照程度需要满足最低的发电要求,这时该系统就会重新对太阳的情况进行追踪。

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