[发明专利]聚光太阳能跟踪自校准装置及使用

摘要

本发明提供了一种聚光太阳能跟踪自校准装置及使用。该装置（105）主要包括基于单片机的硬件结构电路；基于单片机的主程序（401）；电子补偿算法程序（601）。装置初始安装时,在PC上位机（103）调试标定软件完成,装置和PC上位机之间用HEX协议传输。装置（105）的安装步骤在槽式太阳能（101）转动轴（102）上固定安装本装置（105）,装置RS485接口的电缆线（105）连接到PC上位机（103）的RS232串口,运行PC上位机（103）调试标定软件（104）,以每秒2度速度转动槽式太阳能的轴向成三种角度姿态,实现数据的收集、采集、算法补偿,处理结果‑‑参数固定传输到装置（105）并标定,将PC上位机（103）撤场。装置进入及时获知槽式太阳能轴向位置的运行状态,自校准控制聚光器精准跟踪调整，具有良好的经济效益。

主权项

一种聚光太阳能跟踪自校准方法，其特征是：包括一装置(105)以及装置(105)中基于单片机的装置硬件电路，基于单片机的主程序(401)，串行数据通讯中断处理程序(501)，通讯数据协议HEX格式，完成安装误差校准的电子补偿算法程序(601)‑‑‑‑运行是在装置初始安装时，装载在PC上位机(103)调试标定软件(104)中；装置硬件电路、调试标定软件(104)、单片机的主程序(401)组合完成槽式太阳能的旋转轴转动数据的收集、采集、算法补偿、把处理数据的结果‑‑参数固定传输到装置(105)；控制接口间所述通讯数据协议，其协议包括发送和接受数据格式，均采用HEX格式完成；数据的接收，保存，解析命令，控制处理执行和发送由单片机的主程序(401)的“串行数据通讯中断处理程序”完成；数据发送格式为12个字节：帧头2字节、帧长1字节、地址1字节、命令字1字节、X轴角度高和低位2字节、Y轴角度高和低位2字节，温度数据1字节、校验高和低位2字节位；所述补偿算法程序(601)，其包括以下步骤：(1)数据收集：通过安装在调试标定软件(104)，记录装置实际应用收集到的槽式太阳能的旋转轴转动数据；(2)数据分析：通过安装在调试标定软件(104)分析装置横滚‑俯仰二维角度坐标系、设备转动系和重力坐标系的不统一，导致的测量值的误差；并对所有数据进行曲线拟合，设定阈值M，剔除极大误差点，计算出曲线参数；(3)俯仰角度—Y轴的误差补偿：根据装置xy轴虚构z轴，使装置xyz坐标系满足正交和右手螺旋关系，满足公式：x2+y2+z2＝1，然后旋转装置坐标系，使其与设备转动系姿态统一，公式：其中是原始装置坐标系，是补偿后的装置坐标系，是系数矩阵；经过这个算法补偿，消除了装置y轴与设备转动轴存在空间夹角α，调整了装置y轴坐标系姿态与设备转动轴平行；(4)横滚角度—x轴的误差补偿：在y轴的补偿算法中，已经完成了x1轴垂直于设备转动轴的调整，再将设备转动轴调整成与水平面平行的公式：x2＝x1/cos(β)即可；(5)补偿系数传输：所述步骤(3)和(4)，通过设定阈值M，提取能反映运动规律的关键数据计算；以x轴数据为准选取等角度间隔采样点，最终计算出，补偿系数共10个元素，前9个系数对应系数矩阵的9个元素a11，a12，…a32,a33，第10个系数是β；由安装在PC上位机(103)的调试标定软件(104)控制传输到装置，装置的单片机的主程序(401)的中断程序完成接收和实时应用时的误差补偿。