[发明专利]一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法

权利要求书

1.一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：

其所需装置由三部分组成：太阳能供电系统、自主移动载体和中央控制器，其中，太阳能供电系统以及中央控制器均安装于自主移动载体上；

所述太阳能供电系统由太阳能电池板、蓄电池以及太阳能电池板万向自旋装置组成；

所述自主移动载体可以是无人车、无人船或其他可自主移动物体，其安装有行驶和转向驱动装置、GPS/北斗定位芯片、自动避障装置以及通讯接口；

所述中央控制器由PLC控制器、单片机以及ARM板组成，其中，单片机内寄存有Matlab程序；

其控制方法为：

第一步、通过自主移动载体中的GPS/北斗定位芯片获取当前方向、经纬度和时间信息，同时计算并得到当前的时间点、当前的经度、当前的纬度、当前的日序数、当前太阳直射角度的方位角以及当前太阳直射角度的高度角；

第二步、将当前的时间点、当前的经度、当前的纬度、当前的日序数、当前的太阳能板支架与正南方向夹角以及当前的太阳能板支架与水平面夹角的参数输入至中央控制器中单片机内的Matlab程序中，再分别计算太阳能电池板万向自旋装置中推杆电机中推杆的上下摆动角度以及旋转板的旋转角度，即可得到太阳能电池板所需转动角度；

第三步、中央控制器通过PLC控制器将指令发给太阳能电池板万向自旋装置，太阳能电池板万向自旋装置使得太阳能电池板始终垂直于太阳直射角度。

2.根据权利要求1所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述当前太阳直射角度的方位角以及当前太阳直射角度的高度角的计算公式分别为：

其中，太阳高度角为MO与地平面的夹角h，以地平面为起始面，向上为正值，向下为负值；

太阳方位角为M′O与SO的夹角A，以正南方向为起始边，顺时针方向为正值，逆时针方向为负值；

式中：为当地纬度；δ为赤纬角；ω为时角。

3.根据权利要求2所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述赤纬角δ的计算公式为：

其中，赤纬角δ为ME与M′E的夹角；

式中：n为一年的日序数。

4.根据权利要求2所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述时角ω的计算公式为：

ω＝(12-T)·15°

式中：T为真太阳时。

5.根据权利要求4所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述真太阳时T的计算公式为：

T＝t+4min·(λ-120)+E

E＝9.5·sin2·(280+0.9856·n)-7.7·sin(280+0.9856·n+78)

式中：λ为当地经度。

6.根据权利要求1所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述计算太阳能电池板万向自旋装置中推杆电机中推杆的上下摆动角度的计算公式为：

设定太能板支架垂直于水平面时为初始状态，设某时刻太阳能板支架与水平线夹角为η，已知当时太阳高度角为h，则太阳能板支架的上下摆动角度θ公式为：

当hη时，太阳能板支架往上摆动角度θ＝h-η

当ηh时，太阳能板支架往下摆动角度θ＝η-h。

7.根据权利要求1所述的一种基于自主移动载体的太阳能电池板万向自旋轨道控制方法，其特征在于：所述太阳能电池板万向自旋装置中旋转板的旋转角度的计算公式为：

设定推杆电机在旋转台正南位置为初始点，设某时刻太阳能板水平角度为β，已知太阳方位角为A，则旋转板的旋转角度γ公式为：

当βA时，旋转板顺时针旋转角度γ＝A-β

当βA时，旋转板逆时针旋转角度γ＝β-A。