基于STM32F107的太阳自动跟踪系统的设计

太阳能是由太阳核心聚变反应产生的,本文的目的是使用太阳自动跟踪技术提高太阳能的利用率。本文采用STM32F107作为主控芯片,采用了光电检测跟踪与太阳角度跟踪相结合的方式,准确实现了太阳方位的精确定位,提高了太阳能利用率。     

高精度太阳能跟踪控制器

针对目前采用的传统太阳能跟踪控制器传感器形式单一、抗干扰性差、跟踪精度不高等问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的太阳能跟踪控制器系统。该系统将固定轨迹粗略跟踪方式与光电传感器精确跟踪方式有效地结合起来,并重点将光电传感器加以改进,从而有效地提高了太阳能利用率。由伺服电机作为执行机构控制太阳能板对太阳位置的跟踪,可以实现对太阳高度角和方位角的双自由度跟踪,使太阳能跟踪装置始终正对着太阳光线位置。通过对比实验表明,该跟踪控制器可以达到较高的跟踪精度。     

双模式太阳能自动跟踪系统的研究

为了提高太阳能的光电转换率,该课题构建了一套以单片机为核心控制器的太阳能自动跟踪系统。该系统根据天气条件,相应的选择光电跟踪或太阳运动轨迹跟踪方式对太阳实现跟踪。系统的设计对提高太阳能的利用效率具有一定的理论和实际意义。     

一种极低功耗的太阳能采光系统控制器

基于极低功耗设计的太阳能采光系统控制器,根据太阳的运行规律,控制采光装置精确跟踪太阳的方位,实现室内最大程度的采光;整个系统采用极低功耗设计方式,除一个纽扣电池用来维持实时时钟外,控制器供电完全取自于太阳能电池板的光电转换,实现真正意义上的太阳能绿色照明。     

基于ATmega8的双轴太阳跟踪器设计

为提高太阳能的利用率,以ATmega8单片机为控制核心,设计了一套光电跟踪与视日运动轨迹跟踪互补控制的双轴太阳跟踪器。该跟踪器在晴天时,利用光敏电阻采集光强判断太阳位置,控制步进电机实现光电跟踪;在阴天时,采集时钟器件PCF8583的时间信息,计算当前太阳位置来实现视日运动轨迹跟踪。实验表明：该太阳跟踪器能在不同天气状况下对太阳进行较准确地跟踪,能量接收效率提高了30％,达到充分利用太阳能的目的。     

基于ATmega8的双轴太阳跟踪器设计

为提高太阳能的利用率,以ATmega8单片机为控制核心,设计了一套光电跟踪与视日运动轨迹跟踪互补控制的双轴太阳跟踪器.该跟踪器在晴天时,利用光敏电阻采集光强判断太阳位置,控制步进电机实现光电跟踪;在阴天时,采集时钟器件PCF8583的时间信息,计算当前太阳位置来实现视日运动轨迹跟踪.实验表明:该太阳跟踪器能在不同天气状况下对太阳进行较准确地跟踪,能量接收效率提高了30%,达到充分利用太阳能的目的.     

高精度太阳能聚光双轴定时跟踪控制系统设计

为提高太阳能电池光电转换效率,设计了不得一种太阳能双轴全自动聚光跟踪控制系统,使可以放多个太阳能电池模块的框架平台可以跟踪太阳光旋转,并保持框架平台上的太阳能电池与阳光入射角保持垂直,以达到光能的最大获取率。在考虑太阳的运动轨迹模型的基础上,设计出可以同时跟踪太阳轨迹的二轴框架平台结构,方位轴和俯仰轴。在考虑晴天和阴天等复杂天气情况下,设计太阳运行轨迹跟踪方式和光传感器跟踪方式相结合的自适应智能跟踪方法,全自动地准确跟踪太阳的位置,跟踪精度小于0.4°,最大限度的接收太阳能,提高了太阳能光电转换的效率。     

基于步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统的设计

为了高效地利用太阳能,根据太阳运行规律,结合光电传感器设计以单片机为核心的太阳能自动跟踪系统。首先进行硬件设计和系统控制的软件实现,然后深入地分析比较步进电机一般驱动和细分驱动对太阳能自动跟踪精度的影响。研究结果表明,与采用一般驱动方法的系统相比,采用步进电机细分驱动的太阳能自动跟踪系统跟踪精度高,有效地提高太阳能利用率。     

基于DSP的复合跟踪控制器的设计

针对单一的视日运动轨迹跟踪策略无法对跟踪的计算误差进行修改,随时间积累而出现累计误差,以及单一的光电跟踪策略容易受天气状况和环境中的杂光影响,引起误动作等缺点,文中设计基于复合跟踪策略的太阳跟踪控制器。当光强较弱时,只采取视日运动轨迹跟踪方式自动跟踪太阳,而当光照较强时,太阳跟踪控制器先采用视日运动轨迹进行粗控制,然后再利用光电跟踪进行精确控制。选用型号为TMS320F2812的DSP为控制芯片,完成了硬件电路的设计、制作以及软件程序的设计与编写。实验结果表明,文中提出的跟踪控制策略的跟踪精度高,设计的复合跟踪控制器实现了对太阳更精确和高效的跟踪。     

单轴太阳能跟踪系统设计

介绍了一种单轴太阳能跟踪系统.针对现有系统发电效率低下,提出了定时检测光强法以实现系统发电部件——电池板的自动跟踪.在此基础上,结合目前应用实际,采用单轴跟踪的方式,提高了系统的光电转换效率.此外,单轴跟踪的方法,在结构上简单牢固,未降低系统的抗风能力,因此,具有较好的实用性和推广价值.     

带MPPT控制的光伏充电控制器的设计

本文设计了一种具有MPPT控制的光伏发电充电控制器。该控制器通过检测蓄电池充电电压、充电电流的大小,智能选择充电器的工作状态,并在光照强度不足时自动切换到光伏发电最大功率点跟踪控制MPPT状态,采用扰动控制策略使光伏电池有最大的功率输出,使控制器有较好的充电效率。实验结果较好地说明所设计控制器的有效性。     

基于磁感应频率跟踪的逆变电源研究与设计

针对近距离高频磁感应能量传输系统中距离改变会使谐振频率发生变化,导致效率降低的问题,提出一种基于74HC4046AD锁相环的频率跟踪驱动方案,该方案可以实现谐振频率的自动跟踪,在proteus环境下对中心频率为100 kHz的逆变电源系统和锁相功能进行仿真。设计并制作基于频率跟踪的逆变电源样机,通过样机对输出情况进行跟踪反馈。仿真实验结果表明,该系统输出性能良好,验证了频率跟踪的有效性,实现了功率管的软开关工作模式。     

基于预测跟踪星表提高星敏感器实时性的方法

为提高星敏感器在星跟踪失败时向全天识别模式转换的效率,提出了一种在星跟踪的同时,并行预测跟踪导航子星表的方法,以随时做好工作模式切换的准备,提高星敏感器实时性。设计了分层存储、逐层索引结构的导航星表,实现了均匀化筛选导航星、构建导航子星表及对数据快速搜索和处理;由飞行态数据预测下一时刻星敏感态,并通过星敏感器视轴指向与子星表地址之间的索引关系,预测跟踪子星表的地址;星跟踪失败时,全天识别在4个冗余子星表中完成,简化识别过程,提高了识别效率。实验结果表明,设计的导航星表较为科学、合理,预测跟踪星表方法具有较强的鲁棒性,在高动态条件下有效提高了星敏感器模式切换的实时性。     

具有L波段单脉冲跟踪能力的L/S双波段共用波纹喇叭天线

单脉冲跟踪以其精度高、速度快等优点而被广泛应用于跟踪中、低轨卫星通信天线中.本文工作研究单槽深波纹喇叭的差模临界截止点和电压波腹点,通过提取波纹槽差模信号,设计了具备L频段单脉冲跟踪能力的L/S双频共用喇叭天线.实际测试结果表明,在L/S频段该喇叭具有良好阻抗匹配特性和辐射方向图旋转对称特性,且L频段差模信号实现了单脉冲跟踪能力,该喇叭天线电气性能满足工程应用要求.     

An adaptive hierarchical control approach of vehicle handling stability improvement based on Steer-by-Wire Systems

This paper proposes a novel adaptive hierarchical control approach for Steer-by-Wire (SbW) vehicles to improve the handling stability. The high-level stability control scheme contains a variable steering ratio (VSR) strategy based on the adaptive-network-based fuzzy inference system (ANFIS) and an active front steering (AFS) controller designed with the integral sliding mode method by tracking the expected yaw rate, in which the desired front wheel angle is generated to enhance the cornering stability performance. Besides, an adaptive tracking controller (ATC) for the SbW system is designed by using the adaptive sliding mode control method to achieve desired steering performance in the lower level. The proposed adaptive control strategy is validated with different driving circles from ISO standards in simulation tests and hardware-in-the-loop (HiL) experiments. The results demonstrate that the designed control approach improve the vehicle handling stability significantly, even in some extreme driving conditions.     

新型终端滑模在光电稳定平台中的应用

为了提高光电伺服稳定平台的跟踪精度,针对系统中干扰的影响提出一种新型终端滑模控制算法。首先,提出一种新型终端滑模干扰观测器的设计方法,实现对系统中干扰的快速估计和实时补偿。其次,设计新型终端滑模控制器来提高系统的跟踪精度,结合有限时间收敛和自适应控制的思想,对切换增益进行在线调整,有效地抑制了滑模控制中的抖振问题,使系统状态能够在有限时间内快速地收敛到所设计的滑模面上,并对未估计干扰进行精细化补偿。最后利用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。实验结果表明:该控制策略保证了光电跟踪系统视轴对运动目标的跟踪精度,在0.05 Hz时误差小于0.002,在2 Hz时误差小于0.034,增强了系统的鲁棒性。     

轮式机器人滑模轨迹跟踪控制器设计

轮式机器人是一个典型的非完整性系统。由于非线性和非完整特性,很难为移动机器人系统的轨迹跟踪建立一个合适的模型。介绍了一种轮式机器人滑模轨迹跟踪控制方法。滑模控制是一个鲁棒的控制方法,能渐近的按一条所期望的轨迹稳定移动机器人。以之为基础,描述了轮式机器人的动力学模型并在二维坐标下建立了运动学方程,根据运动学方程设计滑模控制器,该控制器使得机器人的位置误差收敛到零。     

Numerical study on the properties of an active sun tracker for solar streetlight

In this work, a new active sun tracker for solar streetlight combined with photoelectric tracking mode mainly and time-based tracking mode auxiliary was proposed. The sun tracker was designed through three aspects: mechanical structure, electrical system and control procedure. Then, a proper model named Available Energy Absorption Model was built to study the energy efficiency. The numerical average value of energy efficiency in a year is 36% which shows the superiority of the tracking mode on the available energy absorption. Lastly, the mechanical properties analysis of the tracker was implemented on two aspects which include motion simulation and wind resistance. The numerical results prove the feasibility of the double-slider mechanism and the reliability of the tracker’s strength.     

Output tracking of uncertain fractional-order nonlinear systems via a novel fractional-order sliding mode approach

In this paper, a board class of uncertain fractional-order nonlinear systems is considered. A novel fractional-order sliding mode controller for output tracking of a time-varying reference signal is designed which can conquer the uncertainties and guarantees the asymptotic convergence of the system output toward the desired time-varying reference signal. For this purpose, an appropriate sliding surface is designed where maintaining the system’s states on this surface leads to asymptotic vanishing of error signal. Moreover, by tacking the fractional derivative of order α from the sliding surface, the convergence of system’s trajectories into the sliding surface in a finite time is proven. Finally, in order to verify the theoretical results, the proposed method is applied to a fractional-order gyroscope model and computer simulations show the efficiency of the proposed method in output tracking.