【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 晝和黑夜等長(zhǎng)。太陽在正午的高度等于90176。Φ (Φ為觀察者當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?。春分過后，太陽的生落點(diǎn)逐日移向北方，白晝時(shí)間增長(zhǎng)，黑夜時(shí)間縮短，正午時(shí)太陽的高度逐日增加。夏至日(6月2日)，太陽正午高度達(dá)到最大值90176。Φ+23176。27180。，白晝最長(zhǎng)，這時(shí)候地球北半球天文夏季開始。夏至過后，太陽正午高度逐日降低，同時(shí)白晝縮短，太陽的升落又趨向正東和正西。秋分日(9月23日)，太陽又從赤道以北到達(dá)赤道(太陽的赤緯δ=0176。)，地球北半球的天文秋季開始。在周日視運(yùn)動(dòng)中，太陽多出于正東而沒于正西，白晝和黑夜等長(zhǎng)。秋分過后，太陽的生落點(diǎn)逐日移向南方，白晝時(shí)間縮短，黑夜時(shí)間增長(zhǎng)，正午時(shí)候太陽的高度逐日降低。冬至日(12月2日)，太陽正午高度達(dá)最小值90176。Φ23176。27180。，黑夜最長(zhǎng)，這時(shí)地球北半球天文冬季開始。冬至過后，太陽正午高度逐日升高，同時(shí)白晝?cè)鲩L(zhǎng)，太陽的升落又趨向正東和正西，直到春分日(3月21日)太陽從赤道以南到達(dá)赤道。雖然太陽在地球上的位置每日、每時(shí)都有變化，但是其運(yùn)行具有嚴(yán)格的規(guī)律性。根據(jù)其相互運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以通過天文公式計(jì)算出太陽在赤道坐標(biāo)系中的太陽赤緯角和太陽時(shí)角。在實(shí)際使用中，由于太陽赤緯角和太陽時(shí)角是建立在赤道坐標(biāo)系中，不便于直接應(yīng)用，所以一般將其轉(zhuǎn)換到人們所熟悉的地平坐標(biāo)系中，即由太陽赤緯角和太陽時(shí)角計(jì)算出太陽高度角和方位角。當(dāng)太陽高度角和方位角確定之后，太陽的位置也就唯一確定了。 主動(dòng)跟蹤是指提前預(yù)設(shè)太陽能電池板的位置，按照時(shí)間而不是按照檢測(cè)到的光強(qiáng)信號(hào)來調(diào)整太陽能電池板。其中，高度角、方位角式雙軸太陽跟蹤是主動(dòng)式跟蹤的一種。高度角、方位角式雙軸太陽跟蹤方法又稱為地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤。跟蹤的方位軸垂直于地面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時(shí)，太陽能跟蹤器根據(jù)太陽的視日運(yùn)動(dòng)繞方位軸轉(zhuǎn)動(dòng)改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運(yùn)動(dòng)改變跟蹤器的傾斜角，從而使反射鏡面的主軸始終與太陽光線平行。 主動(dòng)跟蹤雖然在任何天氣條件下都可以正常運(yùn)行，但是在跟蹤過程中產(chǎn)生的累積誤差自身并不能消除。被動(dòng)式跟蹤一般是將兩個(gè)光敏元件對(duì)稱安裝在太陽能電池板上接受太陽光。當(dāng)太陽光直射太陽能電池板時(shí)，兩個(gè)光敏元件接收到相同的陽光輻射，輸出相同的控制信號(hào)。當(dāng)太陽光線偏射到太陽能電池板的時(shí)候，兩個(gè)光敏元件接收到不同的陽光輻射，輸出兩個(gè)強(qiáng)弱不同的控制信號(hào)，利用這兩個(gè)信號(hào)的差值對(duì)電池板的位置進(jìn)行調(diào)整，直至太陽光再次直射到太陽能電池板。 被動(dòng)式跟蹤控制思路簡(jiǎn)單，控制器設(shè)計(jì)容易且追蹤精度高，可以大大的提高太陽能的利用效率。本設(shè)計(jì)采用的是被動(dòng)式跟蹤方法，基于TMS320F2812設(shè)計(jì)太陽能跟蹤系統(tǒng)，每隔10分鐘計(jì)算一次，根據(jù)兩次的差值，由微處理器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置。機(jī)械裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以使電池板在水平方向的360176。和垂直方向的0~90176。之間自由旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)部分都安裝裝軸承，是摩擦力減小，以降低方位角和高度角兩電機(jī)的調(diào)整功率。第三章 控制部分的設(shè)計(jì)DSP(di gital Signal processor)是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件I舶。其工作原理是接收模擬信號(hào)， 轉(zhuǎn)換為0或l的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化， 并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。 它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù) 雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 DSP芯片根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：(1) 在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； (2) 程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)； (3) 片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問； (4) 具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； (5) 快速的中斷處理和硬件I／0支持； (6) 具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； (7) 可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； 本文DSP選擇的是TI公司于2003年正式推出的面向控制領(lǐng)域的TMS320F2812 DSP作為主控單元。該DSP是目前控制領(lǐng)域中高檔的DSP之一，與TI公司較早的TMS320LF2407ADSP相比，各項(xiàng)性能指標(biāo)都有了顯著提高； 該芯片資源豐富，可大大簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)。其主要資源和性能指標(biāo)如下： TMS320F2812內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖1．高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，主頻最高可達(dá)l50MHz(時(shí)鐘周期 )，低功耗， I／0電壓供電。 2．支持JTAG邊界掃描。 3．32位高性能CPU，可實(shí)現(xiàn)3232位或雙1616乘法累加，哈佛總線結(jié)構(gòu)，與TMS320F24x／LF240x DSP源代碼兼容。 4．片上內(nèi)存豐富，含有128KX 16bits可加密FLASH，18Kx16 bitsSARAM。 5．外部接口可達(dá)IMX16bits的存儲(chǔ)器，可編程等待周期，三個(gè)獨(dú)立的片選信號(hào)。6．片上集成了16個(gè)通道的l 2位A／D接口，最小轉(zhuǎn)換時(shí)間80nS，可靈活設(shè)置采樣方式，雖然在本系統(tǒng)中沒有用到此功能模塊，可用 于本系統(tǒng)的升級(jí)設(shè)計(jì)。7．看門狗定時(shí)器模塊，支持鎖相環(huán)模塊PLL比率動(dòng)態(tài)改變。8．中斷資源豐富，可支持96個(gè)外設(shè)級(jí)中斷和3個(gè)外部中斷，提取中斷向量和保存現(xiàn)場(chǎng)只需9個(gè)時(shí)鐘周期，響應(yīng)迅速。 9．通用輸入／輸出多路復(fù)用器(GPl0)擁有多達(dá)56個(gè)I／O口。 10．片內(nèi)功能豐富：兩個(gè)事件管理模塊(EV)，包括4路16位事件定時(shí)器，12路PWM輸出通道及6路光電碼盤接口；2路串行通 信接口(SCI)以及1路多通道緩沖串行接口(McBSP)和1路eCAN 總線模塊。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中正是使用片內(nèi)外設(shè)事件管理器(EV)的定時(shí)器比較輸出I／0口發(fā)送控制步進(jìn)電機(jī)所需要的控制脈沖和方向信號(hào)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的一種增量運(yùn)動(dòng)電磁執(zhí)行元件。給它一個(gè)電脈沖，它就會(huì)在空間按照指令給定的步距相應(yīng)地走一步，并準(zhǔn)確地鎖走在希望的位置上，它能將數(shù)字脈沖輸入轉(zhuǎn)換成模擬輸出的微步運(yùn)動(dòng)。它是數(shù)控系統(tǒng)和 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中理想的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件。： 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可動(dòng)部分重量輕、慣性小、無漂移、 無累計(jì)定位誤差，可靠性高的特點(diǎn)，在開環(huán)控制的條件下，就能夠 做到高速、高精度定位，是一種理想的高科技運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。近年來， 隨著集成電路、計(jì)算機(jī)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在需要高速、高精度、 高可靠性的數(shù)字直線隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從DSP出來的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電流為4mA，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓為5V一24V，電流為8—15mA。因此，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理。放大模塊主要運(yùn)用三極管開關(guān)特性來增大信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力的。本課題所采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要5—24V，8—15mA的控制信號(hào)，對(duì)于不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來說，輸入信號(hào)的要求不同。但是由于接口電路輸出端采取了集電極開路門的接線方式，只需要改變供電電壓和上拉電阻的數(shù)值就能適應(yīng)各種驅(qū)動(dòng)器的輸入要求。這使本系統(tǒng)控制不同的電機(jī)成為可能。把上述各個(gè)部分連接起來就構(gòu)成了整個(gè)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。： 系統(tǒng)連接圖光敏傳感器是應(yīng)用半導(dǎo)體材料的內(nèi)光電效應(yīng)，分為兩類，其一是光電導(dǎo)效應(yīng)：在光作用下，電子吸收光子能量，使半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率顯著改