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太阳追踪控制系统

该控制系统主要针对集热器测试系统中集热器转台跟踪太阳方位角、高度角。

控制分手操控和自动控两种方式:

自动方式:自动跟踪方式主要完成的功能是根据当地的地理位置和时间,利用天文学公式计算的到跟踪器的方位角和俯仰角,并由此控制方位电机和俯仰电机。跟踪器每10 秒做一次跟踪计算以修正方位角和俯仰角。

手动模式:通过手操盒控制方位电机和俯仰电机。


1 追踪原理



追踪原理.png


根据球面三角形的余弦定律可求得太阳的高度角和方位角:

高度角α=arcsin(sinΦsinδ+cosΦcosδcosω)

方位角β=arcsin(cosδcosω/cosα)

式中:Φ 当地纬度

δ 太阳赤纬角

ω 太阳时角


由坐标计算公式可知,太阳轨迹位置只由观测点的地理位置和标准时间来确定。初始化安装时,俯仰轴和方位轴的初始位置和地理南北线重合,指向北方,通过水平校准仪器使设备底座保持水平。在应用中,全球定位系统可为系统提供精度很高的地理经纬度和当地时间,控制系统则根据提供的地理、时间参数确定太阳的实时位置,以保证系统准确定位和跟踪的高准确性和高可靠性。控制系统根据计算的太阳轨迹,每隔几秒钟发送位置指令给驱动器,实现方位角和俯仰角的调整。机械末端安装有编码器,检测实际角度,如果实际角度没有达到,控制系统计算出偏差后在进行校正。日落后,跟踪系统停止工作,并返回到初始位置,第二天继续跟踪。


3 系统示意图


系统示意图.png


4 设备图

设备图片.jpg


5 总结

经试验测试,本装置能够根据输入计算的角度,做很好的跟随运动,并且控制精度高,稳定性好,能够完全满足本类装置对运动控制的需求。