【正文】 ................................................................ 6 本文結(jié)構(gòu) ............................................................................................................ 6 第二章 總體方案設(shè)計 ...................................................................................................... 7 設(shè)計需求分析 ..................................................................................................... 7 總體設(shè)計思路 ..................................................................................................... 7 系統(tǒng)工作原理 ..................................................................................................... 7 第三章 機械跟蹤模塊設(shè)計 ............................................................................................... 9 機械跟蹤模塊的功能 ........................................................................................... 9 方案比較 ............................................................................................................ 9 二自由度機械跟蹤機構(gòu)設(shè)計 ...............................................................................11 方位角跟蹤機構(gòu)的結(jié)構(gòu) ............................................................................ 12 高度角跟蹤機構(gòu)的結(jié)構(gòu) ............................................................................ 13 相關(guān)零件的選用與設(shè)計 ............................................................................ 14 第四章 跟蹤算法設(shè)計 .................................................................................................... 15 跟蹤方式確定 ................................................................................................... 15 設(shè)計中的重要參數(shù)及定義 .................................................................................. 15 視日運動軌跡跟蹤設(shè)計 ..................................................................................... 17 算法流程圖 ....................................................................................................... 20 跟蹤主程序設(shè)計 ...................................................................................... 20 太陽運動軌跡跟蹤子程序設(shè)計 ................................................................. 21 第五章 成像與鏡頭保護模塊設(shè)計 ................................................................................... 23 成像模塊設(shè)計 ................................................................................................... 23 鏡頭保護模塊設(shè)計 ............................................................................................ 23 遮光裝置設(shè)計 .......................................................................................... 23 外殼部分 ................................................................................................. 24 第六章 計算說明書 ........................................................................................................ 25 傳動比的確定及步進電機的選取（對應(yīng) ） .................................................. 25 傳動比的確定 .......................................................................................... 25 步進電機選型 .......................................................................................... 25 高度角蝸輪蝸桿設(shè)計（對應(yīng) ） ................................................................... 26 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 高度角蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 的計算： .................................................................... 26 高度角蝸輪蝸桿的設(shè)計過程 ..................................................................... 26 方位角蝸輪蝸桿設(shè)計（對應(yīng) ） ................................................................... 28 方位角蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 的計算： .................................................................... 28 方位角蝸輪蝸桿的設(shè)計過程 ..................................................................... 29 軸設(shè)計及校核 ................................................................................................... 30 高度角蝸輪軸設(shè)計（對應(yīng) ） ............................................................. 30 方位角蝸輪軸設(shè)計（對應(yīng) ） ............................................................. 30 步進電機的校核（對應(yīng) ） .......................................................................... 31 高度角步進電機的校核 ............................................................................ 31 方位角步進電機的校核 ............................................................................ 31 第七章 總結(jié)與展望 ........................................................................................................ 33 參考文獻 ........................................................................................................................ 34 致謝 ............................................................................................................................... 36 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第一章 緒論 研究背景、目的和意義 研究背景 （ 1） 光伏發(fā)電及其特點 隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗劇增，化石能源日趨枯竭，加之與日俱增的化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染，給地球的生態(tài)平衡和人類的生活帶來了嚴(yán)重的威脅。對光伏電站的輸出功率進行預(yù)測有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門統(tǒng)籌安排常規(guī)能源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，及時調(diào)整調(diào)度計劃，合理安排電網(wǎng)運行方式。 目前光伏發(fā)電功率預(yù)測的主要方法有多元線性回歸、灰色理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等 [4] 。 對光伏發(fā)電進行超短期功率預(yù)測有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門統(tǒng)籌安排常規(guī)能源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合，及時調(diào)整調(diào)度計劃，合理安排電網(wǎng)運行方式。因此，地基遙感測云儀器的研究一直受到關(guān)注。 TSI 給出白天半球天空的連續(xù)圖像 (視張角為 160176。 （ 4） 雙（多）波段測云 雙（多）波段測云法通過測量兩個或多個窄波段輻 射值的方法來確定天空是否有云，從而確定云量。夜間則將測得的星場圖像與計算的星象圖作比較，確定哪些已知的明亮的星星被云遮蓋，從而識別云。它是一個無人值守的自動觀測 網(wǎng)，其每個觀測站都配備了全天時云量監(jiān)視系統(tǒng)。 機械跟蹤模塊有兩個自由度，即一個水平方向轉(zhuǎn)動自由度 —— 方位角自由度和一個豎直方向轉(zhuǎn)動自由度 —— 高度角自由度。本文采用濾光片和遮光片進行遮光。確定以蝸輪蝸桿傳動的二自由度機械跟蹤機構(gòu)。 （ 2） 跟蹤精度 ? ：即機械結(jié)構(gòu)的定位精度，由電機和機械結(jié)構(gòu)的傳動精度決定。 （ 6） 速度響應(yīng)：即機械結(jié)構(gòu)的反應(yīng)時間，與控制系統(tǒng)有關(guān)，主要由步進電機的頻率決定，但必須小于時間分辨率 T。之后，算法程序?qū)μ幚砗蟮膱D像進行分析，分別通過定位模型 [20]、灰度法 [22]、二值法 [22]、云體簡化與軌跡模擬 [23]得到定位信息 Po、厚度信息 Th、面積信息 S 和軌跡信息 V。由兩個電機來分別驅(qū)動，調(diào)整相機的方向，使相機的主光軸對準(zhǔn)太陽。 （ 3） 方案三：兩組蝸輪蝸桿傳動 圖 機械跟蹤機構(gòu)（方案三） 該方案對方案二進行了改進，采用了兩組蝸輪蝸桿傳動，解決了方案二中方位角機構(gòu)和高度角機構(gòu)運動不同步的問題。由兩個步進電機分別驅(qū)動高度角跟蹤機構(gòu)和方位角跟蹤機構(gòu)，傳動方案均采用蝸輪蝸桿機構(gòu)。蝸輪通過鍵安裝在蝸輪軸上，并用圓螺母實現(xiàn)軸向固定與調(diào)節(jié)。蝸桿一端與電機輸出軸通過聯(lián)軸器連接，另一端通過軸承與蝸桿支承座相連，蝸桿支承座固定安裝在高度角基板上。 本課題中垂直軸主要承受軸向載荷，同時在工作中也要承受徑向載荷。 綜合考慮速度控制和機械結(jié)構(gòu)，本文選用步進電機作為動力源。相關(guān)零件的加工可以選取對應(yīng)尺寸的鋁板、鋁棒和角鋁。 由于光電跟蹤采用閉環(huán)控 制形式，其跟蹤靈敏度比較高。 二維跟蹤又稱為全跟蹤，能夠在兩個 相互垂直的方向上跟蹤太陽。跟蹤系統(tǒng)工作時，此種跟蹤控制系統(tǒng)跟蹤精度高，而且跟蹤裝置的重量與垂直軸平行，設(shè)計支承結(jié)構(gòu)就相對容易。 （ 5） 太陽赤緯角 ? ：即日地中心的連線與赤道面間的夾角，每天都在變，在春分和秋分時刻等于零，在夏至和冬至?xí)r刻分別為 ?? 。由于平太陽時是