發(fā)布時間：2018-03-05 10:59

  本文選題：拉格朗日插值　切入點(diǎn)：光電傳感器　出處：《長春工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國社會的快速發(fā)展,城市居住人口聚增,樓宇分布越來越密集,人們對于生活環(huán)境的采光需求也急劇上升。太陽能作為可再生的清潔能源已經(jīng)受到世界各國的高度重視和廣泛應(yīng)用,并且能滿足城市居住群體對于生活環(huán)境采光的迫切需求。如何解決樓宇背光側(cè)用戶對太陽光照的需求成為了主要研究問題之一。本文以解決樓宇背光側(cè)用戶對太陽光照的需求為研究目標(biāo),設(shè)計一種對日跟蹤伺服控制系統(tǒng),解決樓宇背光側(cè)房間采光問題,本文的主要工作內(nèi)容如下:首先對現(xiàn)有的太陽跟蹤策略進(jìn)行分析,提出視日軌跡跟蹤與光電跟蹤雙模式結(jié)合的跟蹤策略,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置用戶全天候的太陽光照需求。然后針對視日軌跡跟蹤策略在本系統(tǒng)中的具體作用進(jìn)行分析,提出一種基于拉格朗日插值的視日軌跡跟蹤改進(jìn)算法,以解決系統(tǒng)粗調(diào)以及初始定位問題,并通過仿真分析驗(yàn)證了該方法與Spenser計算方法的誤差及有效性。其次為實(shí)現(xiàn)光電跟蹤控制,設(shè)計一種光電傳感器,通過圖像處理實(shí)時檢測太陽反射光線以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制,并通過實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了所設(shè)計的光電傳感器的有效性。接下來,為保證太陽運(yùn)動過程中太陽反射光線照射目標(biāo)位置不變,設(shè)計了以模糊PID作為控制算法的雙軸伺服跟蹤系統(tǒng),通過仿真分析驗(yàn)證了該方法的有效性。最后結(jié)合上述理論搭建了以Raspberry Pi為主控制器的對日跟蹤裝置,完成系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計,最后通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于拉格朗日插值的視日跟蹤軌跡計算方法的可行性、光電傳感器檢測精度以及雙軸伺服跟蹤系統(tǒng)硬件平臺與程序設(shè)計的合理性。
[Abstract]:With the rapid development of our society, the population of urban residents is increasing, and the distribution of buildings is becoming more and more dense. Solar energy, as a renewable and clean energy, has been highly valued and widely used in the world. It is one of the main research problems how to solve the needs of backlit users on the solar lighting. This paper aims to solve the problem of building backlit users to Taitai in order to meet the urgent needs of urban residents for the living environment lighting, and how to solve the needs of the backlit users on the solar lighting has become one of the main research problems. The need for sunlight is the goal of the research. A servo control system for daily tracking is designed to solve the lighting problem in the backlit room of buildings. The main work of this paper is as follows: firstly, the current solar tracking strategy is analyzed. This paper proposes a tracking strategy which combines the two modes of diurnal trajectory tracking and optoelectronic tracking to realize the all-weather sun illumination requirement of the user in the target position, and then analyzes the specific role of the tracking strategy in the system. An improved algorithm based on Lagrange interpolation is proposed to solve the problem of system coarse tuning and initial positioning. The error and validity of this method and Spenser calculation method are verified by simulation analysis. Secondly, a photoelectric sensor is designed to realize photoelectric tracking control, and real-time detection of solar reflected light through image processing is used to realize closed-loop control of the system. The effectiveness of the designed photoelectric sensor is verified by experimental analysis. Then, in order to ensure that the position of the target is unchanged during the solar motion, a two-axis servo tracking system using fuzzy PID as the control algorithm is designed. The effectiveness of the method is verified by simulation analysis. Finally, a day tracking device with Raspberry Pi as the main controller is built, and the hardware and software of the system are designed. Finally, the feasibility of the trajectory calculation method based on Lagrange interpolation, the accuracy of photoelectric sensor detection and the rationality of hardware platform and program design of biaxial servo tracking system are verified by system experiments.
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1569951