时控型双轴太阳能跟踪控制器支架转轴调整方法

摘要

本发明涉及的时控型双轴太阳能跟踪控制器支架转轴调整方法，包括如下步骤：第一步：在跟踪系统控制器上利用天文算法计算出太阳的高度角h和方位角a；第二步：在太阳能的跟踪系统控制器上用D-H表示法建立支架的正运动方程模型；第三步：建立支架高度角θ₂与太阳高度角、支架转轴安装角之间的数学模型A；建立支架方位角θ₁与太阳高度角、方位角以及支架转轴安装角之间的数学模型B，将上述数学模型A、数学模型B代入第二步中，对支架正运动方程模型修正、补偿。本发明目的是提供一种时控型双轴太阳能跟踪控制器支架转轴调整方法，使得支架上的模组安装面的法线向量与太阳光线向量重合，从而实现高精度跟踪目的。

主权项

1.时控型双轴太阳能跟踪控制器支架转轴调整方法，包括如下步骤：第一步：利用GPS定位系统，在跟踪系统上利用天文算法计算出太阳的高度角h和方位角a；第二步：在踪系统上用D-H表示法建支架的正运动方程模型，D-H建模方阵为：$\left[\begin{array}{cccc}C{\theta }_1& -S{\theta }_1{\mathrm{C\alpha }}_1& S{\theta }_1{\mathrm{S\alpha }}_1& 0\\ S{\theta }_1& C{\theta }_1{\mathrm{C\alpha }}_1& -C{\theta }_1{\mathrm{S\alpha }}_1& 0\\ 0& {\mathrm{S\alpha }}_1& {\mathrm{C\alpha }}_1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{C\theta }}_2& -S{\theta }_2& 0& 0\\ S{\theta }_2& C{\theta }_2& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{C\theta }}_{1}C{\theta }_2-S{\theta }_1{\mathrm{C\alpha }}_{1}S{\theta }_2\\ S{\theta }_{1}C{\theta }_2+C{\theta }_1{\mathrm{C\alpha }}_{1}S{\theta }_2\\ {\mathrm{S\alpha }}_{1}S{\theta }_2\\ 0\end{array}\right]$其中，θ₂为支架高度角；θ₁为支架方位角；α₁为支架转轴实际安装角；C代表函数cos；S代表函数sin；其特征在于还包括：第三步：对上述建立的支架正运动方程模型修正、补偿，使得任一时刻旋转后，支架上模组安装面法线向量对应的方位角、高度角与太阳的方位角、高度角重合，其过程如下：（3.1）在跟踪系统控制器上，建支架高度角θ₂与太阳高度角、支架转轴安装角之间的数学模型A，数学模型A满足如下方程式：（3.2）在跟踪系统控制器上，建支架方位角θ₁与太阳高度角、方位角以及支架转轴安装角之间的数学模型B，数学模型B满足如下方程式：在（3.1）、（3.2）中，|sinh|≤|sinα₁|；将上述得到的数学模型A、数学模型B代入第二步中，跟踪系统控制电机驱动支架水平旋摆、俯仰旋摆以调整支架的高度角和方位角，完成任一时刻旋转后支架上模组安装面法线向量对应的方位角、高度角与太阳的方位角、高度角重合，即$\left[\begin{array}{c}C{\theta }_{1}C{\theta }_2\theta -S{\theta }_1{\mathrm{C\alpha }}_{1}S{\theta }_2\\ {\mathrm{S\theta }}_1{\mathrm{C\theta }}_2+{\mathrm{C\theta }}_{1}C{\alpha }_{1}S{\theta }_2\\ {\mathrm{S\alpha }}_{1}S{\theta }_2\\ 0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{CaCh}\\ \mathrm{SaCh}\\ \mathrm{Sh}\\ 0\end{array}\right].$