基于dsp的太阳跟踪控制系统研究

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1、基于DSP的太阳跟踪控制系统研究申请上海交通大学工程硕士专业学位论文基于DSP的太阳跟踪控制系统研究学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级:Z0303221学号：1030322042工程硕士生：张翌翀工程领域：控制工程导师Ⅰ：陈卫东教授导师Ⅱ：袁智德副研究员上海交通大学2008年1月18日ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringADSP-BASEDSOLARTRACKINGCON

2、TROLSYSTEMAuthor：ZhangYi-chongSpecialty:ControlEngineeringAdvisorⅠ:Prof.ChenWei-dongAdvisorⅡ:AssociateProf.YuanZhi-deShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJanuary18,2008第I页摘要太阳能是一种理想的可再生能源，世界各国都在积极开发利用太阳能，我国也把开发利用太阳能做为一项国家可持续发展的重要战略。理论分析表明:跟踪式与定点式的太

3、阳能发电装置相比，其能量的接收率可提高35%，而目前太阳能利用转化率约为10％～20％。因此，本文研究了现有太阳跟踪器的原理，并结合上海机器人与信息处理研究所的相关课题，开展研究设计了一种基于DSP的技术经济性好的太阳跟踪控制系统。在对目前国内外太阳跟踪器原理研究的基础上，本文设计了一种按仰角（太阳高度）和方位角（太阳方位）分别控制调节的太阳跟踪控制系统。采用通过DSP计算发出脉冲，控制步进电机的转动角度，实现对太阳的自动跟踪，使跟踪装置始终处于与发光源垂直的最佳位置。根据设计功能的要求，本文在CCS设计

4、平台上完成了系统的主程序模块、太阳角度计算模块、步进电机脉冲控制模块以及其他相关功能模块的软件设计工作。主要实现了利用时钟芯片提供的实时时间，系统白天根据太阳高度角和方位角的计算实现太阳自动跟踪，夜晚系统可以自动复位到早晨对应日出的初始位置。硬件方面的选型和配置，DSP控制模块选用TI公司的TMS320LF2407A，并研究了该DSP芯片外围硬件工作原理及电路的设计。系统选用两台42BYGH型步进电机，并以AT89C2051单片机和功率放大器L293D为主组成了配套的步进电机驱动控制模块，以及其他第II页

5、如时钟芯片X1226配置等。在硬件设计部分，还对DSP控制模块、步进电机和步进电机驱动控制模块的相关工作原理、硬件结构、电路原理、实现功能，以及相关选型加以说明。经软硬件联合调试验证，本文设计的太阳跟踪控制系统的研究思路、控制方法、硬件设计以及软件设计均是切实可行的。系统具有结构简单、运行平稳、跟踪精度高、抗干扰性强等特点。关键词：DSP跟踪太阳角度步进电机第III页ADSP-BASEDSOLARTRACKINGCONTROLSYSTEMABSTRACTThesolarenergyisanidealren

6、ewableenergy.Intheseyears,manycountriesareworkingontheR&Dofsolarindustry.Ithasbecomeanimportantnationalstrategicdecisionofcontinualdevelopmenttoexploitandutilizethesolarenergy.Analysisindicatedshowsthatreceivingrateofpointingdeviceisloweras35%thanthetrack

7、ingdevice,andinallcurrentdeviceconversionrateroughlyis10%~20%.Therefore,basedonstudyofprincipleoftheexistingsolartrackingdevice,andworkontherelatedsubjectofInstituteofRoboticsandIntelligentInformationProcessing,wefinallydevelopacheapsolartrackingcontrolsy

8、stemwithgoodperformancebasedonDSP.Byanalyzingtheprincipleofthesolartrackingdevicesinnationandoversea,asolartrackingsystemwhichitselevationandazimuthisadjustedseparatelywasdesignedinthisdissertation.TheDSPwasusedtoco