首页 > 学术论文

基于DSP的高精度太阳能跟踪控制器设计与实现

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:38:01
热度:

基于DSP的高精度太阳能跟踪控制器设计与实现【摘要】:太阳能作为一种环保,绿色的新能源,目前全世界都在积极对太阳能的开发利用进行广泛的研究。在我国,以太阳能为主的新能源的开发利用已

【摘要】: 太阳能作为一种环保,绿色的新能源,目前全世界都在积极对太阳能的开发利用进行广泛的研究。在我国,以太阳能为主的新能源的开发利用已成为国家可持续发展战略的重要内容。通过理论分析,可以得到:自动跟踪式太阳能发电装置与定点式太阳能发电装置相比,可以使太阳能的接收率提高35%,可是目前太阳能利用的转换率仅为10%~20%。鉴于此,本文结合太阳能跟踪控制的基本原理,设计了一种基于DSP的高精度太阳能跟踪控制器。 在分析研究国内外太阳能跟踪控制系统基本原理的基础上,本文设计了一种新型的基于DSP的高精度太阳能跟踪控制器,其具有两个自由度,可以实现对太阳高度角和方位角的跟踪。该跟踪控制器采用DSP作为控制芯片,SPS0606作为光电池传感器,由步进电机作为执行机构控制太阳能板对太阳位置的跟踪,使太阳能跟踪装置始终正对着太阳位置。该跟踪控制器可以提高跟踪太阳的精度,还具有较强的抗干扰性和鲁棒性。 本文的主要工作如下: (1)设计太阳能跟踪控制器机械结构,该结构具有两个自由度,即水平方向转动自由度和竖直方向转动自由度。该机械结构的运动由两个步进电机来驱动,完成对太阳高度角和方向角的跟踪。 (2)设计太阳能跟踪控制系统硬件系统。硬件系统主要包括两个方面:检测电路系统,控制电路系统。检测电路系统主要完成四象限光电池传感器信号的滤波,放大,比较等,把采集的太阳能信号传递给控制电路。控制电路是完成整个系统的控制部分,其根据DSP计算的控制信号,控制步进电机实现对太阳高度角和方位角的控制。 (3)设计系统软件的算法。系统主要的算法包括太阳能跟踪控制器运动控制方程的实现和基于DSP的数字滤波器的实现。太阳能跟踪控制器运动控制方程依照太阳的运行规律来计算太阳的运行轨迹,即太阳视日运动轨迹。基于DSP的数字滤波器的设计是根据DSP芯片的特点,结合MALTAB仿真软件设计出针对采样信号的软件滤波器。 (4)完成太阳能跟踪控制系统的软件设计。以CCS3.3为设计平台,根据各软件功能模块来设计相应的软件。主要的功能模块为:主程序模块,太阳跟踪角度计算模块,信号采集模块,步进电机控制模块以及其它相关的功能模块的设计。经过实际测试和检验,本文设计的高精度太阳跟踪控制器系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、抗干扰性强等特点。 【关键词】:DSP跟踪 太阳高度角 太阳方向角 步进电机 四象限光电池
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273;TM615
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-8
  • 目录8-12
  • 插图目录12-14
  • 表格目录14-15
  • 第1章绪论15-22
  • 1.1 引言15-19
  • 1.1.1 太阳能利用的背景15-16
  • 1.1.2 太阳能跟踪控制器的发展状况16-19
  • 1.2 研究的目的和意义19-20
  • 1.3 本文主要研究内容20-21
  • 1.3.1 机械结构部分20
  • 1.3.2 硬件控制系统设计20
  • 1.3.2.1 四象限传感器检测系统20
  • 1.3.2.2 基于DSP 的控制系统20
  • 1.3.3 软件控制系统设计20-21
  • 1.4 本文结构21-22
  • 第2章 太阳能跟踪控制器机械结构22-27
  • 2.1 概述22
  • 2.2 太阳能跟踪控制器机械结构22-26
  • 2.2.1 水平旋转自由度方向结构23-24
  • 2.2.2 竖直旋转自由度方向结构24-25
  • 2.2.3 传感器装置25-26
  • 2.3 太阳能跟踪控制器机械结构的工作原理26-27
  • 第3章 系统硬件设计27-40
  • 3.1 概述27
  • 3.2 检测系统电路设计27-32
  • 3.2.1 四象限传感器27-29
  • 3.2.1.1 光电池传感器的选型27-28
  • 3.2.1.2 四象限传感器的布局28-29
  • 3.2.2 检测电路设计29-32
  • 3.2.2.1 信号放大电路29-30
  • 3.2.2.2 精密有源绝对值电路30
  • 3.2.2.3 比较电路30-31
  • 3.2.2.4 有源滤波电路31-32
  • 3.3 控制系统电路设计32-37
  • 3.3.1 DSP 的选型32-33
  • 3.3.2 电源管理33-36
  • 3.3.3 时钟电路36-37
  • 3.4 步进电机控制37-40
  • 3.4.1 步进电机37-38
  • 3.4.2 步进电机驱动器38-40
  • 第4章 太阳能跟踪控制器算法设计40-56
  • 4.1 概述40
  • 4.2 太阳能跟踪运动控制40-43
  • 4.3 数字滤波器设计43-53
  • 4.3.1 数字滤波器的特点43-44
  • 4.3.2 IIR 数字滤波器原理44-46
  • 4.3.2.1 IIR 数字滤波器基本原理44-45
  • 4.3.2.2 IIR 数字滤波器的稳定性45-46
  • 4.3.3 IIR 数字滤波器设计46-50
  • 4.3.3.1 模拟原型滤波器设计47-49
  • 4.3.3.2 S 平面到Z 平面的映射49-50
  • 4.3.4 MATLAB 仿真设计数字滤波器50-53
  • 4.4 Q 格式53-56
  • 第5章 系统软件设计56-75
  • 5.1 概述56
  • 5.2 DSP 系统开发嵌入式平台56-64
  • 5.2.1 CCS 平台56
  • 5.2.2 目标文件格式56-57
  • 5.2.3 软件开发准备工作57-59
  • 5.2.4 集成开发环境下的系统实现59-64
  • 5.3 高精度太阳能跟踪控制软件设计64-67
  • 5.3.1 控制系统框图64-65
  • 5.3.2 系统流程图65-67
  • 5.4 时钟芯片ISL1208 软件设计67-72
  • 5.4.1 时钟芯片67
  • 5.4.2 时钟芯片实现的I2C 协议67-70
  • 5.4.2.12C 接口协议67-69
  • 5.4.2.2 器件寻址69
  • 5.4.2.3 写操作69-70
  • 5.4.2.4 读操作70
  • 5.4.3 程序流程70-72
  • 5.5 数字滤波器软件实现72-75
  • 第6章 实验与分析75-82
  • 6.1 概述75
  • 6.2 太阳能跟踪控制器实验与分析75-82
  • 6.2.1 太阳能跟踪控制器75-77
  • 6.2.2 调试试验结果77-82
  • 6.2.2.1 单点跟踪测试结果78-79
  • 6.2.2.2 连续跟踪测试结果79-82
  • 第7章 总结与展望82-84
  • 参考文献84-87
  • 在读期间发表论文与科研情况87-88
  • 致谢88


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

MCU的发展及其趋势    喻德顺

短波软件无线电    陈芳,沈兰荪,涂承宇,王爱民

用VB开发DSP的监控界面环境    张晖,宋星文,王扶文

甚低码率视频编码器的TMS320C80实现    周璇,余松煜

一种实用的软件无线电结构    张睿,李建东

基于软件无线电概念的DAB基带处理器    吕晖,董在望

信号恒虚警检测的DSP实现    朱军

基于DSP技术的实时信号分析系统研究    陈三宝,徐泽群,房雪莲

无线通信技术新发展──软件无线电    张锡宁

DSP在ADSL Modem中的一种应用与实现    赵慧民,张光昭,庄宏成,陈锐祥

基于DSP的路灯监控视频捕捉器设计    甘金明;

基于DSP+FPGA的机场视频辅助监控系统设计    刘希凌;汪渤;郑智辉;

基于DSP的棉田杂草实时识别试验研究    陈树人;裴文超;尹东富;

基于DSP的心电检测及自诊断系统的设计    龚敏;王林泓;龚卫国;杨利平;

基于DSP的人脸识别算法实现与优化    邹垚;张超;

A-律μ-律压扩的DSP实现方法研究    吴庆国;

基于多核DSP的脉冲压缩算法仿真    高艳涛;张旭东;

A Wavelet Transform Power Harmonic Detection Method based on DSP    

气体参数在线调整装置的DSP控制系统研究    李斌;孔祥东;董杰;

基于DSP双余度永磁无刷直流电机启动的设计与实现    贾承军;

“太阳”指路伴你行    本报记者 英涛 实习生 杨淼 通讯员 王永强

太阳能板块再现网络股激情?    万国测评 李荣昌

中国成为世界太阳能市场新兴力量    林西

首条陶瓷太阳能板生产线投产    记者 蔡忠仁

自制太阳能1W LED灯    合肥 颜德生

太阳能船将进行环球首航    记者  张亮

中国太阳能 海外放光芒    胡天舒

美学者认为太阳能有望成为替代能源首选    欧飒

草根先锋:发电机成新家电,太阳能的    王玉珏

太阳能国标让消费者放心使用热水器 国家环保部抬高太阳能热水器环保门槛    刘莉

改进的离散余弦反变换迭代算法研究与音频DSP核设计    李辉

基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究    赵庆亮

基于多核DSP的实时图像处理平台研究    孙科林

H.264运动估计快速算法研究及编码器DSP实现    王洪君

智能相机的设计研究    肖传伟

永磁同步电机伺服系统控制策略的研究    林伟杰

数字式噪声目标被动测距声纳研究    宋新见

100Gbps PM-(D)QPSK相干光传输系统DSP算法研究    周娴

基于声信号检测的管道TPD预警系统研究    王强

电容式湿度传感器测试方法与测试系统研究    丁喜波

基于DSP的高精度太阳能跟踪控制器设计与实现    关继文

基于DSP的发动机试验台测控系统研究    万乐生

基于DSP的虹膜采集与识别装置的研究    张吉

基于DSP和PCI的箭地接口卡设计    李波

基于DSP的野外火灾图像识别的研究    顾俊俊

一种基于DSP的监测系统研究与开发    喻显茂

基于DSP无线数据传输系统设计与实现    杨忠

基于DSP的海上油膜厚度测量数据采集系统的研究    刘鹏程

FT-Matrix DSP向量定点MAC单元的设计与实现    谢刚

一种DSP建模调试及代码生成工具的设计与实现    王巍

Baidu
map