[发明专利]一种翻板式太阳能小车自动追光系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种翻板式太阳能小车自动追光系统及控制方法，属于太阳能供电技术领域。该系统由主体框架单元、类双轴装置、多路检测传感器、翻板结构和追光系统控制机构五个部分组成。本发明采用固定转轴把铝材框架一端固定于太阳能小车尾端，通过两个伸缩杆电机将铝材框架两侧和车体稳固的连接起来。中间太阳能板固定在铝材框架上，两边两块太阳能板通过角铝加固。通过固定框架的三边，加固太阳能板。采用多传感器融合技术结合视日轨道跟踪法进行外环补偿计算跟踪，快速粗调到太阳的方位角附近。之后通过四象限光电传感器采集太阳方位信息，应用PID算法控制PWM输出不同的占空比精确控制电机，达到准确跟踪太阳方位的目标。

主权项

一种翻板式太阳能小车自动追光系统，其特征在于：该系统由主体框架单元、类双轴装置、多路检测传感器、翻板结构和追光系统控制机构五个部分组成；主体框架单元由车体(10)、履带(9)和电池(15)构成，履带(9)设置在车体(10)的底部，为车体(10)的驱动机构，电池(15)为车体(10)的能源供给单元；车体(10)为整个系统的载体，类双轴装置、多路检测传感器、翻板结构和追光系统控制机构均安装在车体(10)上；类双轴装置为小车的追光装置，类双轴装置的下部与车体连接，上部与翻板结构连接；翻板结构是由三块同型号的太阳能板构成，翻板结构与类双轴装置相连接；追光系统控制机构与翻板结构连接；类双轴装置由两条固定滑轨(7)、两个滑块(8)、四个轴承座、两个伸缩杆电机(4)、一个丝杆电机(11)、一个横杆(12)和车体驱动驱动电机(16)构成；每条滑轨(7)上有一个滑块(8)，每个滑块(8)上固定一个下轴承座(3)，类双轴装置的另外两个上轴承座(20)固定在太阳能板翻板的铝材框架(13)上，上轴承座(20)与下轴承座(3)之间通过伸缩杆相连，上轴承座(20)、下轴承座(3)和伸缩杆支撑翻板结构；两个滑块(8)之间通过横杆(12)固定，通过横杆(12)控制两个滑块(8)的同步移动；丝杆电机(11)位于滑轨(7)中间，通过丝杆电机(11)控制横杆从而控制伸缩杆电机(4)在滑轨(7)上运动；丝杆电机(11)和伸缩杆电机(4)的协同配合完成翻板结构高度角的升降；车体驱动驱动电机(16)与车体(10)连接，通过控制车体驱动驱动电机(16)，使车体(10)达到全方位追踪太阳方位角的目的；多路检测传感器由四象限光电传感器(2)、GPS模块(19)、限位传感器(6)和九轴陀螺仪(17)四种传感器组成；四象限光电传感器(2)安装于翻板结构框架的顶部中间位置，用于检测太阳的方位角；GPS模块(19)安装于主控电路板(18)上，用以定位车体(10)的具体位置，为视日轨道跟踪算法提供所需要的经纬度；限位传感器(6)安装于类双轴装置的极限位置，起到限位和保护类双轴装置的作用；九轴陀螺仪(17)安装于主控电路板(18)上，用以检测车体(10)尾部即太阳能板正面指向与方向北之间的夹角即偏航角，为双环控制算法提供角度依据；翻板结构是由铝材框架(13)、三块太阳能板(1)、两个尾轴承座(21)、两个合页轴(14)和两个舵机(5)构成；铝材框架(13)是由铝材搭建而成，铝材框架(13)底部端通过尾轴承座(21)固定在车体(10)的尾部，铝材框架(13)中部两侧通过伸缩杆电机(4)与车体(10)连接；三块太阳能板(1)中的一块固定在铝材框架(13)上，另两块太阳能板(1)周边使用角铝加固后，采用两个合页轴(14)分别将太阳能板平行安装在铝材框架(13)两侧；利用固定在框架底部的舵机(5)转动带动两侧的太阳能板(1)打开或关闭；追光系统控制机构包括控制器和电机驱动单元；控制器完成追光信息的处理和控制命令的输出，控制命令的输出即追光控制算法的输出；由于整个太阳能小车追踪环境的不确定性，在主控电路板前端加入光耦隔离单元，以确保系统的安全、可靠运行；电机驱动单元完成舵机、丝杆电机、伸缩杆电机和小车驱动电机的驱动控制，配合主控制器实现全方位太阳追踪算法。