以STM32F429為主控制器,設(shè)計(jì)了一種高精度太陽(yáng)跟蹤伺服閉環(huán)控制系統(tǒng),采用將視日運(yùn)動(dòng)和光電跟蹤相結(jié)合的方法來(lái)提高控制精度。通過(guò)全球定位系統(tǒng)（GPS）模塊獲取天文算法需要的時(shí)間和經(jīng)緯度信息,可以計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻太陽(yáng)的俯仰角和方位角,但無(wú)法消除安裝誤差。通過(guò)攝像頭采集太陽(yáng)圖像,計(jì)算出質(zhì)心,尋找到天文零點(diǎn),消除系統(tǒng)的安裝誤差。同時(shí)將誤差值定時(shí)存入電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）,當(dāng)由于天氣等原因無(wú)法進(jìn)行圖像跟蹤時(shí),采用視日運(yùn)動(dòng)與存儲(chǔ)誤差相結(jié)合的方法繼續(xù)跟蹤。實(shí)驗(yàn)表明:設(shè)計(jì)的伺服閉環(huán)跟蹤系統(tǒng)可以達(dá)到小于0. 1%的控制精度,在民防、軍工等方面對(duì)提高太陽(yáng)能利用率具有重要意義。 

【文章來(lái)源】：傳感器與微系統(tǒng). 2019,38(01)CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

AT24C02模塊原理3．4電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用2個(gè)高精度數(shù)字式伺服電機(jī)對(duì)太陽(yáng)的俯仰角

2019年第38卷第1期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)圖10接收端放大電路圖112μV時(shí)接收端信號(hào)的放大情況電路兩級(jí)放大相結(jié)合的方式，使得電路的增益能達(dá)到要求，前置放大器的放大倍數(shù)應(yīng)達(dá)到80dB。仿真輸出電壓放大了79．43dB，基本能滿足要求。且能通過(guò)調(diào)節(jié)二級(jí)放大電路調(diào)節(jié)電路的增益，能有效解決空氣耦合中對(duì)電路增益的要求，滿足系統(tǒng)接收信號(hào)時(shí)的阻抗匹配問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的可適應(yīng)性以及擴(kuò)展其檢測(cè)范圍。3)濾波電路。中心頻率f0=1MHz，帶寬BW=0．5MHz可接收頻率0．5～1．5MHz的超聲波。實(shí)現(xiàn)了對(duì)回波中噪聲信號(hào)的削減，達(dá)到降噪的效果。由于空氣耦合對(duì)于超聲波換能器的特殊要求，在仿真上不能完全模擬，分步對(duì)各個(gè)部分電路進(jìn)行模擬檢測(cè)，每個(gè)部分都能良好的完成工作，取得滿意的仿真結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。參考文獻(xiàn):［1］董正宏，王元?dú)J，李靜．非接觸空氣耦合式超聲檢測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用［J］．無(wú)損檢測(cè)，2007，31(2):1－6．［2］崔治，彭楚武．空氣耦合式超聲檢測(cè)在航空無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用［J］．無(wú)損檢測(cè)，2010，32(6):463－466．［3］周正干，魏東．空氣耦合式超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2008，44(6):10－14．［4］TuroA，SalazarJ，ChavezJA，etal．Ultra-lownoisefront-endelectronicsforair-coupledultrasonicnon-destructiveevalua-tion［J］．NDT＆EInternational，2003，36(2):93－100．［5］王偉，吳一全．超聲相控陣用于無(wú)損檢測(cè)的一種新方法［J］．傳?

進(jìn)行視日運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算，通過(guò)數(shù)字式伺服電機(jī)調(diào)節(jié)，再由攝像頭采集太陽(yáng)圖像信息，經(jīng)處理后得到視日運(yùn)動(dòng)軌跡的差值，根據(jù)差值進(jìn)行細(xì)調(diào)，同時(shí)定時(shí)將時(shí)間與對(duì)應(yīng)的俯仰角、方位角偏移量存入外部電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(electricallyerasablepro-grammableread-onlymemory，EEPＲOM)中，并顯示圖像與當(dāng)前信息。若因?yàn)樘鞖獾仍驘o(wú)法采集到圖像信息，則由保存的最近日期的相近時(shí)間的偏移量代替，達(dá)到繼續(xù)跟蹤的目的。當(dāng)系統(tǒng)判斷處在18︰00～6︰00之間時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入休眠態(tài)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)2．1視日運(yùn)動(dòng)追蹤算法太陽(yáng)的俯仰角和方位角與觀測(cè)地的地理位置和時(shí)間相關(guān)。時(shí)間采用協(xié)調(diào)世界時(shí)(coordinateduniversaltime，UTC)，當(dāng)太陽(yáng)時(shí)角為ω，俯仰角為αs，方位角為γs，觀測(cè)地緯度為l，太陽(yáng)赤緯為δ時(shí)，太陽(yáng)的俯仰角與方位角為sinαs=sinlsinδ+coslcosδcosω(1)sinγs=cosδsinω/cosαs(2)再通過(guò)反正弦的方法，可以計(jì)算出當(dāng)前太陽(yáng)的方位角和俯仰角。2．2圖像處理算法圖像處理的目的是為了尋找質(zhì)心，通過(guò)質(zhì)心可以更加精確地尋找到太陽(yáng)位置，提高控制精度，涉及到圖像二值化處理、邊緣檢測(cè)與獲得質(zhì)心［6，7］。圖像二值化處理采用最大類間方差法，按圖像的灰度特性將圖像分為背景和目標(biāo)兩部分。假設(shè)背景點(diǎn)數(shù)占圖像比例為w0，平均灰度為u0;前景點(diǎn)數(shù)占圖像比例為w1，平均灰度為u1，T為前景與背景的分割閾值，圖像總平均灰度u為u=w0*u0+w1*u1(3)從最小灰度值到最大灰度值遍歷t，當(dāng)g最大時(shí)，t

【參考文獻(xiàn)】：
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