集成对称聚光系统对太阳的定向跟踪与振动控制研究

发布时间：2020-05-19 17:16

【摘要】：空间太阳能电站是一种在空间将太阳能转化为电能,再通过无线能量传输方式传输到地面的发电系统,它不受昼夜和气候的影响,可以连续工作,能量利用率高,应用前景广阔。与非聚光型方案相比,聚光型方案具备对太阳定向功能,可大幅减少电池阵的面积,发电效率高,且产生的电能不需要远距离、大功率电力传输。集成对称聚光系统采用了聚光设计方案,它能够连续对太阳跟踪,对能量的收集效率更高,因此应用潜力大。然而,集成对称聚光系统面临着调节困难、柔性振动的问题,为此,论文研究了集成对称聚光系统的运动姿态规划理论及柔性振动抑制控制方法,目的是优化系统的聚光性能、提高聚光系统的定向跟踪响应速度和增强系统的稳定性和可靠性。主要研究内容如下:为提高聚光效率,从运动学角度分析了定向参数随时间的变化规律,揭示系统的对太阳定向机理,实现了对聚光系统的定向规划,提出了一种采用定向参数追随太阳光跟踪角的对太阳定向调节方法。仿真验证的结果表明,所提出的定向调节方法能够实现系统的连续对太阳跟踪,从而保证了系统的高效率聚光。为减缓调节难度,对关节的位置轨迹进行了优化研究,提出了一种关节位置轨迹优化方法。仿真数据表明所提出的新的轨迹优化方法显著增强了定向机构关节转动的平滑性,从而优化了系统的聚光性能,降低了系统的调节难度。为了提高定向跟踪性能,建立了基于控制力矩陀螺为驱动装置的控制模型,提出了一种状态反馈跟踪控制方法,该方法执行跟踪响应速度快;在实现定向跟踪的基础上,为进一步提高系统的稳定性,采用了拉锁作动器抑制柔性结构的振动,提出了一种具有拉索抗饱和功能的LQG减振控制器设计方法。研究结果表明,所采取的拉锁减振控制策略能够有效提高系统的稳定性和可靠性,从而提高了系统的跟踪性能。针对拉索自身具有柔度大、弱阻尼的结构特点,为提高拉索自身的稳定性,对拉索的振动不稳定性进行了分析,并基于最优控制理论实现了拉索减振控制。研究结果表明,所采用的主动控制方法能够有效增强拉索的刚度,并能大幅减小拉索的不稳定振动对系统造成的影响程度。
【图文】：

空间太阳能电站模型

各章节内容安排如下第一章 介绍论文研究的课题背景及意义电卫星的研究现状以及我国在这一领域的发展规划和研究进展图 1.2 论文组织架构章节内容安排如下：介绍论文研究的课题背景及意义。详细介绍了目前国际上空间太阳能发电卫星的研究现状以及我国在这一领域的发展规划和研究进展，，对与本论文课题相关详细介绍了目前国际上空间太阳能发对与本论文课题相关
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615

【参考文献】

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本文编号：2671218