第四章, 课题总结。

2  系统硬件设计

2.1常用太阳能跟踪方式

目前国内外采用的跟踪太阳的方法有很多，但不外乎两种方式: (1)视日运动轨迹跟踪法(2)光电跟踪法；前者是开环的程控系统，后者是闭环的随机系统。

（1）视日运动轨迹跟踪法

不管是基于极轴坐标系统还是地平坐标系统，太阳的运动轨迹都是可以通过数学方法预测的，根据这个原理可以完成对日跟踪。

太阳轨迹定位系统虽然存在缺乏具体数学公式计算轨迹坐标的不足，但是采用地平坐标系观察性更强，实际运用的可能性也更大。而在赤道坐标系中赤纬角和时角在日地相对运动中任何时刻的具体值却严格已知，同时赤道坐标系和地平坐标系都与地球运动密切相关，于是通过天文三角形之间的关系式可以得到太阳和观测者位置之间的关系。

根据太阳轨迹算法的分析，由观测时间和观测点的地理位置可以确定太阳运动轨迹。在实际运行中，GPS系统可为系统提供高精度的地理经纬度和当地时间，实时的太阳位置则通过基于地理、时间参数的控制系统来确定，从而保证系统具有高准确性和高可靠性的准确定位和跟踪。

在设定跟踪位置和基准零点后，按照太阳的水平坐标公式控制系统会自动运算太阳的高度角和方位角。然后控制系统根据太阳轨迹单位时间内的角度变化发送驱动脉冲，在两维空间实现定位系统转动角度和方向的改变。在日落后，跟踪装置停止跟踪，按照原有跟踪路线返回到基准零点。源:自/751-·论,文'网·www.751com.cn/

当前科学界普遍采用的算法中，大致有二种涉及到赤纬角和时角：①采用中国国家气象局气象辐射观测方法；②采用世界气象组织气象和观测方法。

从上文可知，太阳能自动定位系统设计无论用哪一种算法，不仅其过程非常复杂，而且控制系统的成本也会根据计算量的增大而增加。而且开环系统具有无法比较角度反馈值的缺点，为了满足跟踪准确度高的要求，机械结构必须在工程生产中具有足够高的加工精度，这对装置结构的加工水平提出了很高要求；而且对于仪器的安装也要做到严格正确。整个仪器需要调节到与地面保持水平状态，使仪器的高度角零点处于地面水平面内，这可通过仪器底部的水平准直仪实现；同时仪器的中心位置也要在初始化安装时与观测点的地理南北线重合。

（2）光电追踪法

一级传感器跟踪方式是目前普遍采用的光电跟踪方式。位置检测器、控制组件、跟踪头这三大部件在通常情况下构成了整个系统。位置检测器主要由性能经过挑选的光敏传感器组成，如四象限光电池、光敏电阻等。控制组件主要接受从位置检测器来的微弱信号，经放大后送到跟踪头，跟踪头实为跟踪装置的执行元件[5]。