【正文】 ................................................................. 6 本文結(jié)構(gòu) ............................................................................................................ 6 第二章 總體方案設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 7 設(shè)計(jì)需求分析 ..................................................................................................... 7 總體設(shè)計(jì)思路 ..................................................................................................... 7 系統(tǒng)工作原理 ..................................................................................................... 7 第三章 機(jī)械跟蹤模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................... 9 機(jī)械跟蹤模塊的功能 ........................................................................................... 9 方案比較 ............................................................................................................ 9 二自由度機(jī)械跟蹤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................... 11 方位角跟蹤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) .............................................................................12 高度角跟蹤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) .............................................................................13 相關(guān)零件的選用與設(shè)計(jì) .............................................................................14 第四章 跟蹤算法設(shè)計(jì) .....................................................................................................15 跟蹤方式確定 ....................................................................................................15 設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)及定義 ...................................................................................15 視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤設(shè)計(jì) ......................................................................................17 算法流程圖 ........................................................................................................20 跟蹤主程序設(shè)計(jì) .......................................................................................20 太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤子程序設(shè)計(jì) ..................................................................21 第五章 成像與鏡頭保護(hù)模塊設(shè)計(jì) ....................................................................................23 成像模塊設(shè)計(jì) ....................................................................................................23 鏡頭保護(hù)模塊設(shè)計(jì) .............................................................................................23 遮光裝置設(shè)計(jì) ...........................................................................................23 外殼部分 ..................................................................................................24 第六章 計(jì)算說(shuō)明書(shū) .........................................................................................................25 傳動(dòng)比的確定及步進(jìn)電機(jī)的選?。▽?duì)應(yīng) ） ...................................................25 傳動(dòng)比的確定 ...........................................................................................25 步進(jìn)電機(jī)選型 ...........................................................................................25 高度角蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)（對(duì)應(yīng) ） ....................................................................26 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 高度角蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 的計(jì)算： .....................................................................26 高度角蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)過(guò)程 ......................................................................26 方位角蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)（對(duì)應(yīng) ） ....................................................................28 方位角蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 的計(jì)算： .....................................................................28 方位角蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)過(guò)程 ......................................................................29 軸設(shè)計(jì)及校核 ....................................................................................................30 高度角蝸輪軸設(shè)計(jì)（對(duì)應(yīng) ） ..............................................................30 方位角蝸輪軸設(shè)計(jì)（對(duì)應(yīng) ） ..............................................................30 步進(jìn)電機(jī)的校核（對(duì)應(yīng) ） ...........................................................................31 高度角步進(jìn)電機(jī)的校核 .............................................................................31 方位角步進(jìn)電機(jī)的校核 .............................................................................31 第七章 總結(jié)與展望 .........................................................................................................33 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................34 致謝 ................................................................................................................................36 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(lái)了嚴(yán)重的威脅。對(duì)光伏電站的輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門(mén)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(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式。 目前光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)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(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行超短期功率預(yù)測(cè)有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門(mén)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(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式。因此，地基遙感測(cè)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(cè)云 雙（多）波段測(cè)云法通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)或多個(gè)窄波段輻 射值的方法來(lái)確定天空是否有云，從而確定云量。夜間則將測(cè)得的星場(chǎng)圖像與計(jì)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(shí)別云。它是一個(gè)無(wú)人值守的自動(dòng)觀測(cè) 網(wǎng)，其每個(gè)觀測(cè)站都配備了全天時(shí)云量監(jiān)視系統(tǒng)。 機(jī)械跟蹤模塊有兩個(gè)自由度，即一個(gè)水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 —— 方位角自由度和一個(gè)豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 —— 高度角自由度。本文采用濾光片和遮光片進(jìn)行遮光。確定以蝸輪蝸桿傳動(dòng)的二自由度機(jī)械跟蹤機(jī)構(gòu)。 （ 2） 跟蹤精度 ? ：即機(jī)械結(jié)構(gòu)的定位精度，由電機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)精度決定。 （ 6） 速度響應(yīng)：即機(jī)械結(jié)構(gòu)的反應(yīng)時(shí)間，與控制系統(tǒng)有關(guān)，主要由步進(jìn)電機(jī)的頻率決定，但必須小于時(shí)間分辨率 T。之后，算法程序?qū)?duì)處理后的圖像進(jìn)行分析，分別通過(guò)定位模型 [20]、灰度法 [22]、二值法 [22]、云體簡(jiǎn)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(gè)電機(jī)來(lái)分別驅(qū)動(dòng)，調(diào)整相機(jī)的方向，使相機(jī)的主光軸對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。 （ 3） 方案三：兩組蝸輪蝸桿傳動(dòng) 圖 機(jī)械跟蹤機(jī)構(gòu)（方案三） 該方案對(duì)方案二進(jìn)行了改進(jìn)，采用了兩組蝸輪蝸桿傳動(dòng)，解決了方案二中方位角機(jī)構(gòu)和高度角機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不同步的問(wèn)題。由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)高度角跟蹤機(jī)構(gòu)和方位角跟蹤機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)方案均采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。蝸輪通過(guò)鍵安裝在蝸輪軸上，并用圓螺母實(shí)現(xiàn)軸向固定與調(diào)節(jié)。蝸桿一端與電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接，另一端通過(guò)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(shí)在工作中也要承受徑向載荷。 綜合考慮速度控制和機(jī)械結(jié)構(gòu)，本文選用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源。相關(guān)零件的加工可以選取對(duì)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(gè) 相互垂直的方向上跟蹤太陽(yáng)。跟蹤系統(tǒng)工作時(shí)，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(jì)支承結(jié)構(gòu)就相對(duì)容易。 （ 5） 太陽(yáng)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(shí)刻等于零，在夏至和冬至?xí)r刻分別為 ?? 。由于平太陽(yáng)