[发明专利]高度角自动变化的太阳光照模拟装置及方法

权利要求书

1.高度角自动变化的太阳光照模拟装置，包括太阳模拟器（10），其特征在于，该装置还包括平面反射镜（1）、位移传动机构（2）、位移导轨（3）、移动台（6）、旋转传动机构（7）、连接器（11）和控制单元；平面反射镜（1）与旋转传动机构（7）相连，旋转传动机构（7）安装在移动台（6）上；位移传动机构（2）通过连接器（11）固定在移动台（6）上，移动台（6）设置在位移导轨（3）上，控制单元用于控制位移传动机构（2）和旋转传动机构（7）的运动。

2.根据权利要求1所述的高度角自动变化的太阳光照模拟装置，其特征在于，位移传动机构（2）由滚珠丝杠（2-1）和位移减速器（2-2）相连组成，位移电机（5）安装在位移减速器（2-2）上。

3.根据权利要求1所述的高度角自动变化的太阳光照模拟装置，其特征在于，旋转传动机构（7）由旋转减速器（7-1）和旋转轴（7-2）相连组成，旋转电机（8）安装在旋转减速器（7-1）上，平面反射镜（1）固定安装在旋转轴（7-2）上，旋转轴（7-2）安装在移动台（6）上。

4.根据权利要求1所述的高度角自动变化的太阳光照模拟装置，其特征在于，该装置还包括位移传感器（4），位移传感器（4）安装在位移导轨（3）上，位移传感器（4）上安装有负限位（13）开关、零限位开关（14）、正限位（15）开关。

5.根据权利要求1所述的高度角自动变化的太阳光照模拟装置，其特征在于，该装置还包括角度传感器（9）和同轴连接器（12），角度传感器（9）安装在移动台（6）上，通过同轴连接器（12）与旋转轴（7-2）连接。

6.高度角自动变化的太阳光照模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：调整太阳模拟器（10），出射光线水平入射到平面反射镜（1），太阳模拟器（10）的主光轴CD经过平面反射镜（1）的几何中心；

步骤二：待测太阳跟踪装置放置在水平面上，太阳模拟器的主光轴CD平行于位移导轨的直线运动方向AB且与系统y轴OF垂直，测量太阳跟踪装置到太阳模拟器（10）主光轴CD的垂直距离d；

步骤三：将测量到的距离d传送到控制单元；将初始高度角α_s、高度角变化率α_v、结束高度角α_f、光照模拟时间长度t_L输入的参数传送到控制单元；

步骤四：控制单元根据输入的参数，计算时刻t的期望太阳高度角α_r(t)

α_r(t)=f(t,α_s,α_v,α_f, t_L)

其中函数f( )为计算期望太阳高度角的函数；

控制单元根据输入的参数，计算时刻t的反射镜期望水平位移x_r(t)

xr(t)=dtan(αr(t))]]>

控制单元根据输入的参数，计算时刻t的反射镜与水平面的期望倾角β_r(t)

βr(t)=αr(t)2+π2]]>

控制单元通过位移传感器（4），先获取时刻t的反射镜水平位移反馈x(t)，生成位移电机（5）的控制量

u_x(t)=f_cx(x(t),x_r(t),P_x)

其中，P_x为水平位移控制器的参数，f_cx( )为与位移控制器对应的函数；控制单元通过角度传感器（9），先获取时刻t的反射镜与水平面期望倾角β(t)，生成旋转电机（8）的控制量

u_β(t)=f_cβ(β(t),β_r(t),P_β)

其中，P_β为角度控制器的参数，f_cβ( )为与角度控制器对应的函数。