基于图像处理的太阳跟踪控制系统研究与开发

摘要

随着世界人口数量的增长和社会化大生产的发展，人类对能源的需求不断增长。为解决能源危机，保护生态环境，实现经济社会可持续发展，世界各国都在大力开发和利用太阳能。如何有效对太阳进行跟踪，提高太阳能利用率已成为当前太阳能研究的热点问题。而传统的跟踪系统成本高、跟踪精度低，需要人工定期校准，难以达到提高太阳能利用率的目的。
　　 在分析当前国内外太阳跟踪器的发展现状、性能特点之后，提出一种视日运动轨迹和图像处理相结合的太阳跟踪方式。基于这种方式设计的太阳跟踪控制系统，首先以视日运动轨迹方式进行跟踪初步定位，确保太阳落在图像传感器的视场范围内；再启动图像传感器拍摄太阳位置图片，以基于图像处理的方式进行太阳跟踪，使太阳光斑始终位于图像中心。
　　 本课题完成了控制系统的硬件设计和软件设计。硬件部分包括图像采集、控制执行部件和实时时钟等其他模块，对主要芯片选型、工作原理、配置和电路设计做了详细介绍。软件部分则完成了主程序模块、视日运动轨迹跟踪模块、太阳光斑图像跟踪模块、图像处理算法的设计以及跟踪误差分析。
　　 经硬件和软件联合调试验证，本文设计的太阳跟踪控制系统的研究思路、跟踪控制方式、硬件设计、软件设计和图像算法设计均是切实可行的，系统具有结构简单、跟踪精度高、可靠性强等特点。
　　 本文的最后对所做的工作进行了总结，提出了系统设计中的不足之处，并对下一阶段的改进工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 太阳跟踪控制系统的总体设计

3 太阳跟踪控制系统硬件设计

4 太阳跟踪控制系统的软件设计

5 实验结果和分析

6 总结与展望

致 谢

参考文献

附录1 读硕士学位期间发表的论文目录