專利名稱：一種定日鏡跟蹤控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱利用中的高精度跟蹤控制領(lǐng)域，具體涉及太陽(yáng)能塔式熱 發(fā)電站中，眾多定日鏡實(shí)時(shí)跟蹤控制裝置和控制方法。
技術(shù)背景定日鏡是塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的重要組成部分，用于跟蹤并反射太陽(yáng)光線進(jìn) 入位于接收塔頂部的集熱器內(nèi)，主要由鏡面(反射鏡)、鏡架(支撐結(jié)構(gòu))、跟蹤傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)等組成。目前定日鏡跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多采用諧波機(jī)構(gòu)，而常見(jiàn)的跟蹤控制系統(tǒng)，按照 被控制量對(duì)控制量是否存在著反饋可分為開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和開(kāi)閉環(huán)混合控制方式。開(kāi) 環(huán)控制是采用太陽(yáng)運(yùn)行規(guī)律、定日鏡所在的位置(經(jīng)緯度)、集熱器的位置以及 和定日鏡的距離關(guān)系等，計(jì)算定日鏡的控制方向，此類控制的缺點(diǎn)是由于機(jī)械加 工精度和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等原因會(huì)存在累積誤差，誤差較大，需要定期校正，優(yōu)點(diǎn)是費(fèi) 用低、控制簡(jiǎn)單；閉環(huán)控制是采用光電跟蹤傳感器檢測(cè)太陽(yáng)光的位置，從而控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到準(zhǔn)確聚集太陽(yáng)能的效果，這種控制的優(yōu)點(diǎn)是控制精度較高， 致命的缺點(diǎn)是當(dāng)多云或陰雨天時(shí)，感光元件在稍長(zhǎng)時(shí)間段接受不到太陽(yáng)光，導(dǎo)致 跟蹤系統(tǒng)的失效，甚至引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤操作。 發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本發(fā)明提供一種定日鏡跟蹤控制裝置用于精確跟蹤太陽(yáng)，實(shí)時(shí)準(zhǔn) 確的將太陽(yáng)光反射到集熱器。本發(fā)明的另一目的就是提供一種定日鏡跟蹤控制方法。技術(shù)方案本發(fā)明所述的定日鏡跟蹤控制方法，包括采用開(kāi)、閉環(huán)結(jié)合的控 制方式，開(kāi)環(huán)粗略計(jì)算調(diào)整定日鏡的位置，閉環(huán)校正，消除累積誤差，直到精準(zhǔn) 跟蹤，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制周期。鑒于定日鏡所采用的諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有隨速度波動(dòng)和低阻尼的特點(diǎn)，并 且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在一定范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行速度和位置軌跡曲線具有明顯的不規(guī)則形 狀，曲線精細(xì)結(jié)構(gòu)為一維光滑流形。在控制周期區(qū)域內(nèi)軌跡片斷不重復(fù)，片斷之 間具有明顯的"自相似性"。故系統(tǒng)在控制周期內(nèi)采用了組合式的控制算法，在閉環(huán)粗調(diào)時(shí)采用增量式數(shù)字PID算法，閉環(huán)精調(diào)時(shí)利用分形修正的PID算法。對(duì)于在實(shí)際獲得應(yīng)用的分形， 一個(gè)很重要的性質(zhì)是它的自相似性。對(duì)于分形曲線，該性質(zhì)可以表示為<formula>formula see original document page 5</formula> (1)其中Z)(M)為分形曲線的長(zhǎng)度，A為度量時(shí)使用的單位長(zhǎng)度，r為尺度因子(OSr^l)，F(xiàn)D為曲線的分維數(shù)，式(l)的解為<formula>formula see original document page 5</formula> a為比例系數(shù)，其可表示為-<formula>formula see original document page 5</formula>(3)其中A,，么2表示不同大小測(cè)量尺度，D(A》表示對(duì)應(yīng)尺度下測(cè)量 得到的曲線長(zhǎng)度。由此可看出，比例系數(shù)a表示幾何度量隨度量尺度的變化率特 征。對(duì)于一個(gè)給定的理想分形曲線，該系數(shù)為一常數(shù)，但如果在分形曲面中嵌入 一個(gè)非分形的對(duì)象(例如諧波減速器齒輪間引起的非線性波動(dòng))，則比例系數(shù) a將不再是常數(shù)，而是一個(gè)隨非分形對(duì)象出現(xiàn)的變化量。它的變化反映了實(shí)際轉(zhuǎn) 速/轉(zhuǎn)角與電機(jī)驅(qū)動(dòng)力之間相背離的程度。式(3)中分形維數(shù)FD是未知參數(shù)， 下面根據(jù)函數(shù)網(wǎng)格分形得到FD。信號(hào)短時(shí)分形分析常用于語(yǔ)音信號(hào)濾波處理的 一種常用網(wǎng)格分形方法，這里將其應(yīng)用于機(jī)電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。取 A2=2A1=2A。對(duì)于反饋信號(hào)的采樣序列A， Z-0，l，…,iV，令<formula>formula see original document page 5</formula> 其中A表示采樣間隔，N(A)及N(2A)分別表示用A和2A正方形網(wǎng)絡(luò)覆蓋 釆樣信號(hào)所需要的格子數(shù)。由網(wǎng)格維數(shù)的定義，信號(hào)短時(shí)分形維數(shù)為<formula>formula see original document page 5</formula>短時(shí)分形維數(shù)動(dòng)態(tài)地表達(dá)了信號(hào)在不同時(shí)段內(nèi)的波動(dòng)程度(即結(jié)構(gòu)噪聲水 平)。在式(3)中，參數(shù)a根據(jù)式(7)確定的分維數(shù)、也就是根據(jù)輸入信號(hào)中結(jié)構(gòu) 噪聲大小動(dòng)態(tài)地調(diào)整，即a應(yīng)具有自適應(yīng)能力。因此，采用信號(hào)的短時(shí)分形維數(shù) 作為特征來(lái)控制a參數(shù)，并用a參數(shù)構(gòu)造的修正函數(shù)f(a)校正PWM輸出值，就 能使基于PID算法的控制器具有一定的自適應(yīng)能力，從而有效地克服結(jié)構(gòu)噪聲， 提高控制裝置控制精度。本發(fā)明所述的定日鏡跟蹤控制裝置，由主控制器和閉環(huán)跟蹤傳感器兩部分組 成。主控制器包括DSP控制電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模 擬信號(hào)輸入單元、信號(hào)放大電路、外部存儲(chǔ)器、人機(jī)界面裝置和顯示裝置、看門 狗電路、異步電機(jī)、 一路串口通信接口與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信， 一路串口通信接口與 方位角和高度角編碼器通信。所述的DSP控制電路分別與所述的數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模擬信號(hào)輸入單 元、外部存儲(chǔ)器、人機(jī)界面裝置和顯示裝置、看門狗電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及兩 路串口通信接口相連接。所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)光電隔離RS485接口與DSP控制電路相連，完成各種 控制命令的發(fā)送，包括定日鏡返回原點(diǎn)命令、翻轉(zhuǎn)命令、等待點(diǎn)跟蹤命令、接受 耙跟蹤命令和實(shí)時(shí)狀態(tài)査詢命令等，并實(shí)現(xiàn)計(jì)算太陽(yáng)光線高度角和方位角的功 能。所述的閉環(huán)跟蹤傳感器將入射的太陽(yáng)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)信號(hào)放大電 路放大電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)輸入單元，由DSP控制電路采集。所述的異步電機(jī)分為高度角和方位角電機(jī)，由DSP控制電路發(fā)送控制脈沖， 驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)。所述的串口通信接口為RS232、 RS485、 RS422或RS423。所述的人機(jī)界面裝置為鍵盤或觸摸屏。所述的顯示裝置為L(zhǎng)CD或顯示器，所述的外部存儲(chǔ)器為Flash或SRAM。 所述的看門狗電路防止裝置程序跑飛、死機(jī)。.本發(fā)明采用雙軸跟蹤控制，控制定日鏡方位角和高度角方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于太 陽(yáng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)太陽(yáng)入射光產(chǎn)生偏離誤差超過(guò)容許值時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)太陽(yáng) 運(yùn)行規(guī)律和定日鏡經(jīng)緯度等計(jì)算入射太陽(yáng)光方位角和高度角，并發(fā)送至DSP控制 器，DSP控制器通過(guò)程序計(jì)算得到定日鏡在方位角和高度角方向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，控制裝置輸出控制脈沖，驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)按設(shè)定的方向、位置轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)編碼器不 斷獲取定日鏡高度、方位角度值，達(dá)到預(yù)定位置，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制。閉環(huán)跟蹤傳感 器在定日鏡開(kāi)環(huán)控制預(yù)定位置附近進(jìn)行精確定位，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)跟蹤。當(dāng)太陽(yáng)入射光 的偏離誤差消除后，控制器控制異步電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成一個(gè)控制周期。當(dāng)下一 次太陽(yáng)入射光偏離誤差產(chǎn)生時(shí)，重復(fù)以上的控制過(guò)程。.有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)合了開(kāi)、閉 環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)，即不會(huì)出現(xiàn)累積誤差，也不會(huì)因陰雨多云天氣導(dǎo)致跟蹤系統(tǒng)的失 效。2、鑒于定日鏡的諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有的特點(diǎn)，在控制周期內(nèi)采用組合式控制 算法，達(dá)到了定日鏡的精確跟蹤，跟蹤精度小于3. 5mrad，超調(diào)量小于3. 5%。 3、 采用DSP作為處理器，由于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和極高的運(yùn)算速度，為組合式 控制算法以及其它復(fù)雜算法提供了平臺(tái)，提高了跟蹤和反應(yīng)速度。4、功耗和成 本低，形成模塊化結(jié)構(gòu)，利于商業(yè)化。


圖1為本發(fā)明控制原理圖。圖2為本發(fā)明方法跟蹤理想曲線圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的控制方法流程圖。圖4為采用本發(fā)明實(shí)施例1的控制方法與常規(guī)數(shù)字PID控制算法的跟蹤仿真 效果比較圖。圖5為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)框圖。圖6為本發(fā)明的實(shí)施例2的跟蹤實(shí)施示意圖。圖7為本發(fā)明的閉環(huán)跟蹤傳感器A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:本發(fā)明提供了一種定日鏡跟蹤控制方法，其控制原理如圖l，采 用雙軸結(jié)構(gòu)，分別為立軸和橫軸機(jī)構(gòu)，控制定日鏡方位角和高度角方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。鑒于定日鏡諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有隨速度波動(dòng)和低阻尼的特點(diǎn)，并且定日鏡控制 過(guò)程在一定范圍內(nèi)具有自相似的特點(diǎn)，而分形模型對(duì)具有"自相似性"的復(fù)雜對(duì) 象控制具有廣泛適用性，其通過(guò)改變模型的特征參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。故控制器采用 組合式控制算法，其控制方法流程如圖3?？刂蒲b置在預(yù)設(shè)時(shí)間啟動(dòng)后，接受從 監(jiān)控計(jì)算機(jī)傳送的入射太陽(yáng)光方位角和高度角，控制器經(jīng)過(guò)定日鏡角度計(jì)算模 塊，輸出控制脈沖，驅(qū)動(dòng)方位角、高度角電機(jī)按設(shè)定的方向、位置轉(zhuǎn)動(dòng)，再實(shí)時(shí)讀取高度、方位角編碼器角度值，達(dá)到預(yù)定位置，實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)控制。閉環(huán)跟蹤傳感 器在定日鏡開(kāi)環(huán)控制預(yù)定位置處進(jìn)行精確定位，當(dāng)誤差介于18mrad和3. 5mrad 之間，采用增量式數(shù)字PID控制算法，當(dāng)誤差小于3.5mrad時(shí)，采用分形修正的 PID控制算法，不斷修正太陽(yáng)入射光的偏離誤差，當(dāng)太陽(yáng)入射光的偏離誤差消除 后，控制器控制異步電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成一個(gè)控制周期。當(dāng)下一次太陽(yáng)入射光偏 離誤差產(chǎn)生時(shí)，重復(fù)以上的控制過(guò)程。該組合式控制算法依據(jù)反饋值與目標(biāo)值偏差的絕對(duì)值大小分為三段進(jìn)行 X間〉五隨￡/= /(,，L <間< ￡max (8)/(")./(尸//))，間<￡咖式中V為脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的最大輸出常量，/(尸/￡))為增量式數(shù)字 PID算法，/(a)為分形修正函數(shù)，￡_和￡^為偏差絕對(duì)值的兩個(gè)設(shè)定閾值，設(shè)五max和五mk值為l8mrad和3. 5mrad， u為算法輸出值。當(dāng)偏差E大于18mrad時(shí)， 系統(tǒng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行V，以最快的速度進(jìn)行跟蹤；當(dāng)偏差E介于3. 5mrad和18mrad之 間，采用增量式數(shù)字PID算法進(jìn)行閉環(huán)粗調(diào)，此時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性因素不足以 影響到系統(tǒng)精度；當(dāng)E小于3.5mrad，采用帶分形修正函數(shù)的增量式數(shù)字PID算 法，此時(shí)精度成為關(guān)鍵指標(biāo)，以/(")修正PID算法結(jié)果。APt =，t -2^《2] (9)(9)式為增量式數(shù)字PID算法，其中《p表示比例增益，K,表示積分增益，i^表 示微分增益。分形修正的PID控制算法如下式&(10) A—, 4五w 十/U五w -2] (11)其中i^為DSP輸出的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)占空比數(shù)值，= ^(^f)。為修正函'五t 、。"數(shù)，M為監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的設(shè)定目標(biāo)值，a為比例系數(shù)，^為第K幀采樣時(shí)的偏 差，k表示采樣序號(hào)，Pw表示第k-l次采樣時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出?？紤]控制器運(yùn)算速度和算法的計(jì)算量， 一個(gè)控制周期內(nèi)采樣1000次，反饋數(shù)字量中每100個(gè)采樣點(diǎn)作為一幀，將幀間采樣點(diǎn)做去極大、極小值的算術(shù)平均濾波，每io個(gè)處理后的反饋數(shù)據(jù)為一場(chǎng)，由(7)式進(jìn)行短時(shí)網(wǎng)格分形維數(shù)FD計(jì)算，再由(3)式得到 a值。為實(shí)現(xiàn)裝置控制規(guī)則的自調(diào)整和自完善，提高控制品質(zhì)，設(shè)計(jì)了一種修正項(xiàng) 系數(shù)e的整定方法，如(12)式<formula>formula see original document page 9</formula> (12)H為判定函數(shù)，取7為2。由函數(shù)(12)式可以看出，在求和的過(guò)程中，越靠后的 偏差值被賦予了越高的權(quán)重，這也反映了該判決函數(shù)對(duì)實(shí)時(shí)性更高的數(shù)據(jù)更加重 視。整定過(guò)程是針對(duì)被控過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)判決函數(shù)值的大小不斷對(duì)因子e 進(jìn)行修正，使判決函數(shù)取值逢步減小，直到裝置的控制性能符合指標(biāo)要求，然后 將e值代入f(a)，作為固定值。圖2為跟蹤控制理想曲線圖，R表示電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，T是一個(gè)控制周期，A入為光 線偏離誤差，tl時(shí)段電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)減小累積誤差，t2時(shí)段累積誤差增大。圖4為采用組合式控制算法與常規(guī)數(shù)字PID算法的仿真比較圖。監(jiān)控計(jì)算機(jī) 發(fā)送0—25度階躍響應(yīng)測(cè)試信號(hào)，得到的參數(shù)整定較好的常規(guī)數(shù)字PID階躍響應(yīng) 測(cè)試曲線如左圖，在采用組合式控制算法后，得到的階躍響應(yīng)曲線如右圖。圖中 縱坐標(biāo)為定日鏡角度偏移值，橫坐標(biāo)為時(shí)間值。由圖4的左圖和右圖比較可以看 出，采用組合式控制算法的系統(tǒng)0—25度階躍響應(yīng)上升時(shí)間為103ms，調(diào)節(jié)時(shí)間 較常規(guī)數(shù)字PID算法有所減短；超調(diào)量不到3.5%，明顯小于常規(guī)PID控制算 法4%的超調(diào)量；半震蕩次數(shù)收斂情況改善明顯，而且穩(wěn)態(tài)微震現(xiàn)象也有一定程 度的改善。實(shí)施例2:本發(fā)明提供了一種定日鏡跟蹤控制裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖5，由 主控制器和閉環(huán)跟蹤傳感器組成。主控制器包括DSP控制電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模擬信號(hào)輸入單元、信號(hào)放大電路、外部存儲(chǔ)器、人機(jī) 界面裝置和顯示裝置、看門狗電路、異步電機(jī)、 一路串口通信接口與監(jiān)控計(jì)算機(jī) 通信， 一路串口通信接口與方位角和高度角編碼器通信。采用RS485接口為串口通信接口，鍵盤為人機(jī)界面裝置，液晶(LCD)為顯示裝置。閉環(huán)跟蹤傳感器采集 太陽(yáng)光照強(qiáng)度和東西南北四個(gè)方向的電信號(hào)，其電路連接方式為連接信號(hào)放大 電路將電信號(hào)放大，DSP控制電路檢測(cè)模擬信號(hào)輸入單元的四個(gè)方向電信號(hào)，通 過(guò)比較和組合式控制算法，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)方向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)和方位角、高度 角編碼器通過(guò)兩路光電隔離RS485接口與控制器通信。外部存儲(chǔ)器通過(guò)DSP總線 與DSP控制電路相連。鍵盤包括數(shù)字輸入、小數(shù)點(diǎn)輸入、上下翻頁(yè)、確認(rèn)、取消 等功能。LCD顯示液晶菜單，連接DSP控制電路的輸出引腳。其中可變方案還包括串口通信接口為RS232、 RS485、 RS422或RS423，人 機(jī)界面為鍵盤或觸摸屏，顯示裝置為L(zhǎng)CD或顯示器。圖6為跟蹤控制裝置跟蹤實(shí)施示意圖。其中1:定日鏡；2:定日鏡鏡面中 心點(diǎn)；3:太陽(yáng)入射光線；4:太陽(yáng)反射光線；5:定日鏡面中心點(diǎn)法線；6:閉環(huán) 跟蹤傳感器；7:集熱器。如圖6所示，當(dāng)太陽(yáng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)調(diào)整定日鏡面 角度，使定日鏡面中心點(diǎn)、閉環(huán)跟蹤傳感器與集熱器中心點(diǎn)始終三點(diǎn)一線。圖7為閉環(huán)跟蹤傳感器A-A截面圖。其中8:跟蹤傳感器金屬外殼；9:跟 蹤傳感器隔板；10:光電池I; 11:光電池II; 12:光電池III; 13:光電池IV。 閉環(huán)跟蹤傳感器放置在定日鏡面中心點(diǎn)正前方，與集熱器中心、鏡面中心三點(diǎn)一 線。它采用四塊光電池，安裝在一個(gè)圓柱形的傳感器殼內(nèi)，每對(duì)光電池被中間隔 板隔開(kāi)，對(duì)稱地放在隔板兩側(cè)，分別代表東、西、南、北四個(gè)方向。當(dāng)鏡面對(duì)準(zhǔn) 太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)反射光線平行于隔板，四塊光電池感光量相等，輸出電信號(hào)相同。 當(dāng)太陽(yáng)光略有偏移時(shí)，隔板的陰影落在光電池上，使其中某個(gè)方向的光電池感光 量不等，輸出電信號(hào)也隨之變換?？刂破鞑杉侥硞€(gè)方向的電信號(hào)變化，通過(guò)控 制算法，控制異步電機(jī)運(yùn)動(dòng)，直到四塊光電池輸出電信號(hào)再次相同，停止電機(jī)運(yùn) 動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是它包括主控制器和閉環(huán)跟蹤傳感器，主控制器包括DSP控制電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模擬信號(hào)輸入單元、信號(hào)放大電路、人機(jī)界面裝置和顯示裝置、看門狗電路、異步電機(jī)、一路串口通信接口與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信、一路串口通信接口與方位角和高度角編碼器通信；所述的DSP控制電路分別與所述的數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模擬信號(hào)輸入單元、外部存儲(chǔ)器、人機(jī)界面裝置和顯示裝置、看門狗電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及兩路串口通信接口相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是閉環(huán)跟蹤傳感器 將入射的太陽(yáng)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)信號(hào)放大電路放大電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬信 號(hào)輸入單元，由DSP控制電路采集。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是所述的異步電機(jī) 分為高度角和方位角電機(jī)，由DSP控制電路發(fā)送控制脈沖，驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)、停機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是跟蹤控制裝置還 包括外部存儲(chǔ)器，所述的外部存儲(chǔ)器通過(guò)DSP總線與DSP控制電路連接，用于控 制器程序與數(shù)據(jù)的存放。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是所述的閉環(huán) 跟蹤傳感器采用四塊光電池，不相鄰的光電池組成一對(duì)，分成兩對(duì)，每對(duì)光電池 被中間隔板隔開(kāi)，對(duì)稱地放在隔板兩側(cè)，當(dāng)太陽(yáng)光略有偏移時(shí)，隔板的陰影落在 光電池上，使其中某個(gè)方向的光電池感光量不等，輸出電信號(hào)也隨之變化。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定日鏡跟蹤控制裝置，其特征是所述的閉環(huán) 跟蹤傳感器采用四塊光電池，不相鄰的光電池組成一對(duì)，分成兩對(duì)，每對(duì)光電池 被中間隔板隔開(kāi)，對(duì)稱地放在隔板兩側(cè)，當(dāng)太陽(yáng)光略有偏移時(shí)，隔板的陰影落在 光電池上，使其中某個(gè)方向的光電池感光量不等，輸出電信號(hào)也隨之變化。
7、 一種定日鏡跟蹤控制方法，其特征是該方法采用開(kāi)、閉環(huán)結(jié)合控制，開(kāi) 環(huán)粗略計(jì)算調(diào)整定日鏡的位置，閉環(huán)校正，消除累積誤差，直到精準(zhǔn)跟蹤，實(shí)現(xiàn) 一個(gè)控制周期；在閉環(huán)粗調(diào)時(shí)采用增量式數(shù)字PID算法，閉環(huán)精調(diào)時(shí)利用分形修 正的PID算法；該組合式控制算法依據(jù)反饋值與目標(biāo)值偏差的絕對(duì)值大小分為三 段進(jìn)行<formula>formula see original document page 3</formula>式中V為脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的最大輸出常量，/(戶/")為增量式數(shù)字 PID算法，/(fl)為分形修正函數(shù)，五皿和五^為偏差絕對(duì)值的兩個(gè)設(shè)定閾值，U 為，法輸出值。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的定日鏡跟蹤控制方法，其特征是=為修正函數(shù)，M為監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)送的設(shè)定目標(biāo)值，a為比例系數(shù)，表示幾何度量 隨度量尺度的變化率特征，^為第K幀采樣時(shí)的偏差，k表示采樣序號(hào)；P為修 正項(xiàng)系數(shù)，其整定方法，如下式<formula>formula see original document page 3</formula>式中H為判定函數(shù)，7為2，整定過(guò)程是針對(duì)被控過(guò)程的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)判決函數(shù)值的大小不斷對(duì)因子e進(jìn)行修正，使判決函數(shù)取值逐步減小，直到裝置的控制性能符合指標(biāo)要求，然后將e值代入f(a)，作為固定值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種定日鏡跟蹤控制裝置，包括主控制器和閉環(huán)跟蹤傳感器，主控制器包括DSP控制電路、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)字信號(hào)輸入輸出單元、模擬信號(hào)輸入單元、信號(hào)放大電路、人機(jī)界面裝置和顯示裝置、看門狗電路、異步電機(jī)、一路串口通信接口與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信、一路串口通信接口與方位角和高度角編碼器通信。本發(fā)明還公開(kāi)了定日鏡跟蹤控制方法，該方法采用開(kāi)、閉環(huán)結(jié)合控制，開(kāi)環(huán)粗略計(jì)算調(diào)整定日鏡的位置，閉環(huán)校正，消除累積誤差，直到精準(zhǔn)跟蹤。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)累積誤差，也不會(huì)因陰雨多云天氣導(dǎo)致跟蹤系統(tǒng)的失效。系統(tǒng)在控制周期內(nèi)采用組合式控制算法，達(dá)到了定日鏡的精準(zhǔn)跟蹤。跟蹤反應(yīng)速度，功耗和成本低，形成模塊化結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F24J2/38GK101266078SQ20081002500
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者劉德有, 卞新高, 潘文霞, 蘇 郭, 郭鐵錚, 錢艷平, 強(qiáng) 陳 申請(qǐng)人:河海大學(xué)