智能逐日控制系统设计与实现

论文摘要

为了构建绿色环保型社会,世界各国都在积极开发太阳能资源,太阳能的应用领域已经非常广泛。太阳能既是一次能源,又是可再生能源,它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染,所以当今太阳能的应用都存在着举足轻重的地位,如何高效的利用太阳能,获得最大限度的利用率是当前首要问题。据试验测定,相同条件下,采用随动控制系统的太阳能发电设备比固定式太阳能发电设备的发电量要提高20～35%。因此,本文以太阳能发电为背景,设计和实现了一种基于PLC的智能逐日跟踪系统,为发电系统中最大效率的利用太阳能奠定了良好的基础。本文依托离网型风光互补发电系统,在查阅相关国内外文献资料的基础上,根据太阳能高效发电的需求,进行了系统的设计与实现。首先,根据当前逐日控制系统的跟踪方式存在的不足,设计了一种将视日运动轨迹跟踪和光电跟踪方式相结合的跟踪方式,弥补了其单独运行的不足；采用四象限光电限探测器作为光电信号采集器,结构简单、精度高；采用PLC作为主控制器,完成光电跟踪主程序、控制脉冲程序、测角信号程序和数据处理等程序的编写；同时,基于模糊控制,设计了模糊控制器,使系统的非线性问题得到解决,增强了系统的鲁棒性,提高系统的跟踪精度以及整体控制性能。通过两组实验,分别验证了运算电路和模糊控制的合理性。通过对实验数据的分析,总结出采用先放大后和差的电路方式数据跳跃性小、贴近真实值,较为合理；验证了模糊控制在逐日控制系统中的可行性,通过与偏差控制、PID控制的对比,证明了模糊控制策略更加适用于逐日控制系统,且跟踪误差较小,系统稳定性好,为智能控制在逐日系统应用奠定了良好的实际应用基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题的研究目的及其必要性
• 1.3 随动控制系统
• 1.3.1 随动控制系统的研究现状及应用
• 1.3.2 随动控制系统的发展趋势
• 1.4 逐日控制系统的研究现状及发展趋势
• 1.5 本文结构和主要研究内容
• 第2章 逐日控制系统结构
• 2.1 系统设计原则和目标
• 2.1.1 系统设计原则
• 2.1.2 系统设计目标
• 2.2 系统功能
• 2.3 系统整体结构
• 2.4 系统软件结构
• 2.4.1 上位机程序设计
• 2.4.2 PLC软件平台程序设计
• 2.5 系统硬件结构
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统硬件设计与实现
• 3.1 微弱信号处理
• 3.1.1 四象限探测器
• 3.1.2 微弱信号处理电路的设计
• 3.2 PLC控制系统
• 3.2.1 PLC选型与功能
• 3.2.2 PLC串行通讯
• 3.2.3 A/D转换模块
• 3.3 步进电机控制
• 3.3.1 步进电机
• 3.3.2 步进电机驱动模块
• 3.3.3 反馈模块
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统软件设计与实现
• 4.1 视日运动轨迹跟踪程序设计
• 4.1.1 基本概念
• 4.1.2 高度角和方位角的计算
• 4.2 PLC串口通讯的实现
• 4.3 基于模糊控制的逐日系统控制器设计
• 4.3.1 模糊控制基本原理
• 4.3.2 模糊控制器的设计
• 4.4 转台角度调整算法
• 4.5 控制脉冲子程序
• 4.6 测角信号程序
• 4.7 上位机监控平台
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统运行与结果分析
• 5.1 运算电路合理性检验
• 5.2 跟踪误差对比实验
• 5.3 系统误差分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作