摘要:太陽能跟蹤控制器能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，讓太陽光線垂直照射在太陽能電池板上，從而顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。設(shè)計出低成本、可靠性高、抗干擾能力強、智能化高精度跟蹤的太陽能跟蹤控制系統(tǒng)是太陽能利用行業(yè)的發(fā)展趨勢。本文正是從這一考慮出發(fā)，對太陽能利用中的跟蹤控制方法進行了研究。

本文講述了一種以時間跟蹤算法為主，四象限傳感器反饋調(diào)節(jié)為輔的太陽能跟蹤控制方案。其中又提出了借助模糊PID控制方法來保證時間跟蹤算法的精度，并按嚴(yán)格要求完成驅(qū)動設(shè)備的選型。同時，文中還借助Matlab和Simulink軟件實現(xiàn)了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境辨別，驅(qū)動裝置的數(shù)學(xué)建模和仿真，預(yù)先PID優(yōu)化參數(shù)的選定，模糊控制調(diào)節(jié)PID參數(shù)的仿真以及風(fēng)擾環(huán)境下系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的仿真等多個項目。最后，本文概述了該太陽能跟蹤系統(tǒng)基于DSP的軟件設(shè)計流程，講解了四象限傳感器組的工作原理，提出了研究過程中的重難點和多種改進方案。通過仿真分析證明，該太陽能跟蹤控制方法能夠克服云層和風(fēng)速的干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)較精準(zhǔn)的實時跟蹤。

關(guān)鍵詞：太陽跟蹤系統(tǒng)  時間算法  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)  模糊控制  PID  反饋調(diào)節(jié)

目錄

摘要

ABSTRACT

1 緒論-1

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀-1

1.2 本課題的基本知識闡述和方案列舉-1

1.2.1 太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的跟蹤方式-1

1.2.2 常見的控制類型-2

1.2.3 常用的跟蹤角范圍-2

1.2.4 控制算法列舉與選擇-2

1.3 研究目的及意義-2

1.4 論文內(nèi)容安排-3

2 基于時鐘跟蹤算法的開環(huán)控制系統(tǒng)-4

3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的辨識-7

3.1 輸入數(shù)據(jù)的整合處理-7

3.2 BP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計-8

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)-8

3.2.2 隱層節(jié)點數(shù)-8

3.2.3 傳輸函數(shù)-9

3.2.4 訓(xùn)練方法和指標(biāo)-9

3.3 BP網(wǎng)絡(luò)程序-9

4 雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的控制電機-12

4.1 水平方向步進電機選型-12

4.2 垂直方向步進電機選型-14

4.3 空載步進電機的數(shù)學(xué)模型-14

4.4 控制電機模型仿真-16

5 太陽能跟蹤系統(tǒng)的模糊控制調(diào)節(jié)PID參數(shù)-20

5.1 被控對象的計算-20

5.2 模糊控制器的設(shè)計-22

5.2.1 輸入量模糊化-22

5.2.2 輸出量模糊化-23

5.2.3 模糊控制調(diào)節(jié)PID參數(shù)的模糊規(guī)則-24

5.3 太陽能跟蹤系統(tǒng)模糊控制PID仿真模型-27

5.3.1 以垂直方向上控制系統(tǒng)為例分析-28

5.3.2 以水平方向上控制系統(tǒng)為例分析-29

6 太陽能跟蹤系統(tǒng)整體仿真與風(fēng)擾模擬-33

6.1 水平方向上的控制系統(tǒng)為例的整體仿真分析-33

6.2 以水平方向上的控制系統(tǒng)為例的風(fēng)擾模擬-34

7 太陽能跟蹤控制系統(tǒng)軟件設(shè)計-38

7.1 太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的整體介紹-38

7.2 太陽能跟蹤控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)-39

7.3 四象限光照強度傳感器-41

8 總結(jié)-44

8.1 工作總結(jié)-44

8.2 展望-45

參考文獻(xiàn)-46

致  謝-47