基于DSP控制双轴太阳能跟踪接收装置研究

【摘要】：当今社会,经济发展不可避免与能源危机和环境破坏联系在一起,太阳能作为一种新能源成功走进的人们视线。太阳能优点是储量极为丰富、方便使用且清洁无污染,缺点是平均照射密度低,因地而异,因时而变,这是目前开发利用太阳能最大难点,解决这个问题,将是人类研究能源危机一大新突破,能源危机对经济发展阻碍也会迎刃而解。 通过对太阳能跟踪理论深入分析,研究如何通过改进太阳能跟踪装置提高跟踪效率。主要工作内容包括： (1)分析太阳能跟踪结构对太阳能跟踪精度影响,设计一种从东西向和南北向分别跟踪太阳位置双轴跟踪装置,结构上分为上摆转模块与下摆转模块,两模块结构完全相同,正交放置。采用Pro/E三维软件设计并导入ADAMS仿真分析,优化机构尺寸,检验机构有效活动空间。 (2)以机械运动平台为基础,设计太阳能自动跟踪控制系统。采用视日跟踪与光电跟踪相结合跟踪方法,整个控制系统由信号处理模块、控制器、执行结构模块和电源模块组成,以DSP为系统控制核心,选择GPS模块和四象限传感器采集信息,其中GPS采集经纬度、时间和日期,为天文计算太阳位置提供数据支持,满足视日跟踪要求。四象限传感器实时检测太阳光照射射角度,跟踪判断太阳运动轨迹,完成光电跟踪要求。 (3)以CCS3.3为设计平台,根据模块功能设计软件控制。软件设计包括系统初始化、按键扫描、模式控制、系统中断、手动控制模式、光电跟踪模式、视日跟踪模式以及视日跟踪与光电跟踪相结合模式。 (4)搭建实验平台,通过三个跟踪实验分别对手动控制模式、视日跟踪模式和光电跟踪模式进行实验操作,数据分析表明太阳能跟踪装置可以根据采集信息模拟太阳运动轨迹,实现随太阳运动轨迹精确跟踪太阳的目的。 【关键词】：DSP 太阳能跟踪 四象限传感器 GPS 太阳高度角 太阳方位角 步进电机
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK513.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 太阳能利用背景11-12
• 1.2 研究目的和意义12-13
• 1.3 国内外太阳能研究现状13-16
• 1.3.1 现有太阳能位置跟踪方式研究13-15
• 1.3.2 太阳能跟踪控制系统研究15-16
• 1.4 研究内容16-18
• 第二章 太阳能跟踪装置机械结构研究18-28
• 2.1 设计跟踪装置机械结构18-22
• 2.1.1 设计方案对比18-21
• 2.1.2 机械结构设计21-22
• 2.2 跟踪结构零部件设计22-24
• 2.3 机械结构运动学仿真24-26
• 2.3.1 ADAMS软件简介24
• 2.3.2 双轴跟踪机械结构仿真实验24-26
• 2.4 机械平台搭建26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 太阳能跟踪控制系统硬件设计28-42
• 3.1 太阳能跟踪方案设计28-30
• 3.1.1 光电跟踪原理介绍及运用28
• 3.1.2 视日跟踪原理介绍及运用28-29
• 3.1.3 光电跟踪与视日跟踪相结合使用方法29
• 3.1.4 太阳能跟踪控制系统设计29-30
• 3.2 控制系统硬件电路设计30-37
• 3.2.1 控制系统设计30-31
• 3.2.2 搭建硬件平台31-37
• 3.3 天文算法选择37-40
• 3.3.1 算法理论依据37-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 太阳能跟踪控制系统软件设计42-56
• 4.1 CCS软件使用简介42
• 4.2 跟踪系统主程序设计42-45
• 4.2.1 GPS模块初始化43-44
• 4.2.2 四象限传感器模块初始化44-45
• 4.3 视日跟踪模式软件设计45-48
• 4.3.1 GPS NMEA0183协议45-46
• 4.3.2 GPS信息提取46
• 4.3.3 日出日落时间判断程序46-48
• 4.3.4 视日跟踪主程序48
• 4.4 光电跟踪模式软件设计48-51
• 4.4.1 通信协议设置48-49
• 4.4.2 四象限传感器信息的提取49-50
• 4.4.3 光电跟踪主程序50-51
• 4.5 光电跟踪与视日跟踪相结合模式软件设计51-52
• 4.6 手动控制模式设计52-54
• 4.7 本章小结54-56
• 第五章 实验及数据分析56-71
• 5.1 概述56
• 5.2 太阳能自动跟踪实验与分析56-70
• 5.2.1 太阳能跟踪实验平台56-57
• 5.2.2 调试实验结果57-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-78
• 致谢78

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