[发明专利]一种与机械传动相匹配的定日镜控制模型优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种与机械传动相匹配的定日镜控制模型优化方法。

背景技术

塔式太阳能热利用系统在控制系统作用下，定日镜能够自动跟踪太阳，并将太阳光线反射到位于接收塔顶部的集热器表面，进而完成对太阳能热资源的传递、存储。定日镜精确地将太阳光斑投射到集热器相应表面，是确保集热器光能接收率的重要条件。

现有技术中，定日镜的开环控制系统是按照一种高精度的太阳位置算法控制定日镜将反射光斑投射至接收器表面，但此类控制系统仍存在以下问题：

1)太阳位置算法与机械传动系统的精度不统一。传动机构(减速机)的精度远低于太阳位置算法的最低要求，无法实现对定日镜的精准控制。

2)精确控制理论值与现行传动机构组合框架下的控制方法有待优化。由于现有技术还不能很好解决控制理论值与现行传动机构组合框架下的最佳控制方法，致使要么传动机构频繁启停造成机械损伤，要么启停频率过低而达不到预想的控制精度。该模式下的控制方法仍有较大研究余地。

3)增加成本。在塔式太阳能集热系统的实际应用中，一个定日镜场中有大量定日镜同时工作。定日镜与接收塔之间的距离不同，对反射光斑精度的要求区别较大。现有技术中，是按照同样高的精度控制所有定日镜，而精度越高的定日镜制造成本也越高，由此看来，现有的控制系统显然增加了不必要的成本。

发明内容

本发明的目的在于解决现有控制系统中的上述问题，在保证定日镜控制精度的前提下，提供一种与机械传动相匹配的定日镜控制模型优化方法。

本发明按照下述方案实现：

一种与机械传动相匹配的定日镜控制优化方法，基于塔式太阳能热利用系统，包括以下步骤：

第一步：确定定日镜驱动时间间隔t：基于镜场中某一特定定日镜，根据定日镜距塔底的距离确定定日镜驱动的时间间隔；距离塔较远的定日镜精度要求要高一些，驱动时间间隔相对较小，通过计算可以得出从日出t_出-t_落每间隔t时间太阳的高度角HS₀，HS₁，ΛHS_n，太阳的方位角AS₀，AS₁，ΛAS_n；

第二步：计算基于时间间隔定日镜的高度角和方位角：通过计算可以得出从日出t_出-t_落每间隔t时间定日镜高度角G₀，G₁ΛG_n和方位角分别对应为F₀，F₁ΛF_n，将G₀和F₀记为该定日镜启动初始时刻的状态；

第三步：计算间隔t时间定日镜高度角和方位角的相对变化量：间隔t时间高度角相对变化量为：ΔG₁，ΔG₂，ΔG₃，Λ，ΔG_n，方位角相对变化量为：ΔF₁，ΔF₂，ΔF₃，Λ，ΔF_，其中：

ΔG₁=G₁-G₀    ΔF₁=F₁-F₀

ΔG₂=G₂-G₁    ΔF₂=F₂-F₁

ΔG₃=G₃-G₂，  ΔF₃=F₃-F₂

     M             M

ΔG_n=G_n-G_n-1  ΔF_n=F_n-F_n-1

第四步：定日镜跟踪太阳的数据确定：在综合精度αmrad范围内，利用算法求得适合镜场中任意一个定日镜的的跟踪数据；

在特定精度下，适合定日镜传动的跟踪投射光斑的定日镜数据由以下过程计算可得：