當(dāng)今社會(huì)，化石能源的逐漸枯竭使得能源危機(jī)的發(fā)生不可避免，開(kāi)發(fā)利用可再生能源，走可持續(xù)發(fā)展道路是人類(lèi)的必經(jīng)之路。太陽(yáng)能擁有其他清潔能源不可比擬的優(yōu)勢(shì)，必將在21世紀(jì)成為新能源結(jié)構(gòu)的主角，成為以后能源利用的主力軍。太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)是最大限度開(kāi)發(fā)利用開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、使太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)�；囊粋�(gè)重要組成部分。為了充分利用太陽(yáng)能，提高太陽(yáng)能利用率，本文設(shè)計(jì)了一種基于GPS導(dǎo)航原理，以Atmega128單片機(jī)為核心的太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)。 在對(duì)GPS各部分組成、工作原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了現(xiàn)今流行的各種太陽(yáng)能自動(dòng)跟蹤方式方法，本文設(shè)計(jì)了一種基于GPS的改良天文日立法雙軸式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)。根據(jù)本地時(shí)鐘定時(shí)判斷是否到達(dá)跟蹤時(shí)間，控制系統(tǒng)提取GPS信息中所需的日期時(shí)間經(jīng)緯度等參數(shù)，計(jì)算太陽(yáng)高度角及方位角并更改本地時(shí)鐘時(shí)間以消除時(shí)鐘累積誤差。系統(tǒng)通過(guò)兩路角度傳感器反饋電池板實(shí)時(shí)位置，利用Atmega128單片機(jī)計(jì)算并輸出脈沖串，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)到正對(duì)太陽(yáng)的位置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的自動(dòng)跟蹤。 系統(tǒng)的控制核心選擇AVR單片機(jī)ATmega128，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的外圍硬件電路；選用GPS開(kāi)發(fā)模塊Gstar gs89為定位芯片；本地的計(jì)時(shí)芯片選用了飛利浦公司生產(chǎn)的PCF8563時(shí)鐘芯片；選擇ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出步進(jìn)電機(jī)所需的脈沖。對(duì)每個(gè)硬件的功能、結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)做了詳細(xì)說(shuō)明。系統(tǒng)在ICCAVR開(kāi)發(fā)環(huán)境下開(kāi)發(fā)，在AVR Studio4中完成了系統(tǒng)的調(diào)試和下載。其中包括主程序模塊、GPS數(shù)據(jù)提取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、太陽(yáng)角度計(jì)算模塊、電池板調(diào)整模塊及其他相關(guān)模塊的軟件設(shè)計(jì)。 經(jīng)過(guò)調(diào)試，本文設(shè)計(jì)的基于GPS的太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)是切實(shí)有效地的。該系統(tǒng)跟蹤精度高，有效改進(jìn)傳統(tǒng)的天文日立法累積誤差大、跟蹤精度低等缺點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類(lèi)】：TK513.4;TP273
【部分圖文】：

第 2 章 全球定位系統(tǒng)分由 24 顆衛(wèi)星組成，它們每四顆顆時(shí)刻都在運(yùn)作，剩下的 3 顆是在其 2-1，24 顆衛(wèi)星所在的運(yùn)行軌道離道有著特殊分散性，只要觀察者在接收到 4 顆以上衛(wèi)星的信號(hào)。GPS降低甚至發(fā)生故障。為了保障 GPS用衛(wèi)星，將在有衛(wèi)星因?yàn)楦鞣N原因

- 13 -圖 3-1 地球上不同緯度的角速度和線速度自轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行的。地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，運(yùn)圓即是通常所說(shuō)的黃道，它有兩個(gè)焦點(diǎn)圖 3-2 所示，根據(jù)開(kāi)普勒第二定律：把個(gè)點(diǎn)之間的直線所劃的陰影部分的面積是不固定的。地球運(yùn)轉(zhuǎn)到離太陽(yáng)最近時(shí)角速度，真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的區(qū)別由此

圖 3-2 地球公轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)行的軌跡所在的平面叫做黃道面，地球赤道所在與赤道面相交的夾角叫做黃赤交角。由于地球的自轉(zhuǎn)軸所赤交角的角度也不變約為 23 度 27 分，如圖 3-3 所示�？梢�(jiàn)置即一年當(dāng)中不同時(shí)間時(shí)，太陽(yáng)直射點(diǎn)的也會(huì)隨之改變，地區(qū)是南緯 23 度 27 分，太陽(yáng)直射點(diǎn)在過(guò)了冬至日后慢赤道上的時(shí)候是春分日，直射北緯 23 度 27 分地區(qū)時(shí)就到射點(diǎn)又會(huì)向南方移動(dòng)，到再次直射赤道時(shí)是秋分日，重新直區(qū)時(shí)是冬至日，這就是一年中四季變化的過(guò)程。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2810840