太阳能板自动跟踪系统

【摘要】：煤、石油、天然气等矿产资源的开采,核能的开发,无不是为了满足能源的需求。但是煤矿开采事故,石油管道损坏造成的原油泄漏,日本核电站泄漏等等,都让人类付出了代价。同时,使用矿产能源产生的二氧化碳,造成了全球温室效应。这些能源的使用,带来了很多副作用。太阳能、风能、潮汐能等新能源,都是利用大自然的内在动力,它们的利用过程主要是收集,因此是清洁能源。越来越多的国家和地区重视其发展和利用,并不断增加投入。太阳能是这些清洁能源中利用范围最广,最稳定,且.利用最方便的一种。近年来,太阳能的利用,取得了丰硕的成果,有了一定的规模。 太阳能转换为电能的技术,核心就在于太阳能电池板的转换效率以及如何自动跟踪太阳接收更多辐射这两个点上。太阳能自动跟踪系统有压差式、光电式、视日运动轨迹式等多种方法,各有优缺点。但在跟踪精度和智能化方面,都存在不足之处。为了提高太阳能的利用效率,文中利用图像处理与视日运动轨迹相结合的方法,实现太阳能板高精度跟踪太阳。以视日运动轨迹为捕捉范围,拍摄到图像之后进行处理。得到太阳光斑质心坐标与图像中心坐标的偏差,驱动水平和俯仰两路步进电机,使太阳光斑始终在图像中心位置,从而使太阳能板对准太阳。在捕获太阳之后,对系统进行自修正,使视日运动轨迹跟踪的定位更加准确,提高系统对环境的适应性。该方法跟踪稳定,精度高,为太阳能的利用提供了一种新方法。 文中提出的方法在实验平台上得到了验证,视日运动轨迹和图像处理的方法相结合,在效率和准确性方面都较其它太阳能自动跟踪系统有提高。在实验过程中,系统能稳定地跟踪到太阳,但未使用光伏电池板,无法直接对比接收效率,有待在后续的工作中完善。 【关键词】：自动跟踪 OV7670 图像处理 TMS320VC5402 高度角 方位角
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-14
• 1.1.1 太阳能利用的前景8-10
• 1.1.2 太阳能自动跟踪系统的发展现状10-14
• 1.2 本文主要研究内容14-15
• 1.3 本文结构15-16
• 2 硬件系统设计16-35
• 2.1 系统组成16
• 2.2 机械设计16-19
• 2.2.1 驱动器件16-17
• 2.2.2 连接部件设计17-19
• 2.3 其他硬件选型19-35
• 2.3.1 数字摄像头模组及FIFO19-30
• 2.3.2 处理器30-33
• 2.3.3 时钟芯片33-35
• 3 图像中的目标识别35-53
• 3.1 图像滤波35-42
• 3.1.1 均值滤波37-39
• 3.1.2 中值滤波39-40
• 3.1.3 低通滤波40-41
• 3.1.4 高通滤波41
• 3.1.5 滤波效果比较41-42
• 3.2 阈值分割42-44
• 3.3 边缘检测44-50
• 3.3.1 Sobel算子44-45
• 3.3.2 Roberts算子45-46
• 3.3.3 Prewitt算子46-47
• 3.3.4 Laplacian算子47
• 3.3.5 LoG算子47-48
• 3.3.6 SUSAN算法48-50
• 3.4 圆检测与目标确定50-53
• 4 控制流程53-61
• 4.1 软件总体流程53-54
• 4.2 电机驱动54-55
• 4.3 太阳视位置计算55-58
• 4.4 控制决策58-61
• 4.4.1 两种方法的结合使用58-59
• 4.4.2 系统误差修正59-61
• 5 结论61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65-66
• 致谢66-68

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