高空气球电池标定用太阳跟踪控制系统研究

发布时间：2020-12-14 04:03

　　近几十年，多结太阳能电池有了长足的发展，并广泛应用于太空领域，是各种航天器的理想能源。在设计航空系统太阳电池能源系统时，需要获得太阳能电池在标准阳光下的性能参数。在地面采用光模拟器对光电池进行标定的方法，不足以反映太阳能电池的真正性能，因此需要对太阳能电池进行地球大气外层AM0标定试验。本课题分析和总结了国内外高空太阳能电池标定及太阳跟踪相关技术，根据高空气球太阳电池标定试验要求，对太阳跟踪控制系统进行了深入的研究。首先，论文对高空太阳能电池标定现状及太阳跟踪控制关键技术做了介绍。分析了太阳能电池标定试验系统结构及特性，在此基础上对太阳跟踪机械结构进行比较和论证。同时设计了基于STM32的太阳跟踪控制系统，以及从主控制板硬件设计、太阳光跟踪传感器选择、机械传动系统优化等方面对太阳跟踪器进行优化和改进。其次，编写了太阳跟踪控制系统软件，其主要包括控制系统主程序、初始化子程序、太阳敏感器数据采集与处理子程序、步进电机驱动子程序等。考虑到高空特殊环境和气球运动，对跟踪点附近防抖动、防止转动惯量积累等问题提出有效的解决方案，以确保跟踪的高精度及可靠性。同时对跟踪控制算法进行优化，以提高跟踪太阳... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 太阳能电池标定研究现状
    1.3 太阳跟踪控制系统国内外研究现状
    1.4 太阳位置检测方法
    1.5 论文的主要研究内容及所做工作
第2章 高空气球太阳能电池标定方案设计
    2.1 高空气球飞行方案设计
        2.1.1 飞行系统构成
        2.1.2 高空气球遥测遥控系统
    2.2 高空标定设计要求
    2.3 太阳跟踪控制平台设计
        2.3.1 机械平台设计
        2.3.2 太阳跟踪平台布线方案
    2.4 本章小结
第3章 基于 STM32 的太阳跟踪控制系统硬件设计
    3.1 太阳跟踪控制系统总体设计方案
    3.2 太阳光跟踪传感器
    3.3 太阳跟踪控制系统硬件设计
        3.3.1 四象限传感器接口电路设计
        3.3.2 步进电机驱动器接口电路设计
        3.3.3 电子罗盘传感器电路设计
        3.3.4 太阳跟踪状态检测传感器设计
        3.3.5 STM32 外围电路设计
    3.4 本章小结
第4章 高空太阳跟踪控制系统软件设计方案
    4.1 高空太阳跟踪系统软件设计要求
    4.2 跟踪系统软件开发工具
    4.3 太阳跟踪控制系统软件设计
        4.3.1 太阳跟踪控制系统主程序
        4.3.2 初始化子程序
        4.3.3 四象限传感器数据采集和处理子程序
        4.3.4 跟踪点附近防抖动子程序
        4.3.5 视日运动算法跟踪子程序设计
        4.3.6 追踪子程序设计
        4.3.7 高速返回子程序设计
    4.4 混合自动追踪控制策略
        4.4.1 搜索模式
        4.4.2 粗跟踪模式
        4.4.3 精跟踪模式
    4.5 本章小结
第5章 太阳跟踪控制系统地面调试
    5.1 太阳光跟踪传感器的调试
        5.1.1 PSD 传感器调试
        5.1.2 光电二极管传感器调试
        5.1.3 四象限传感器调试
    5.2 视日运动算法的调试
    5.3 低温真空测试
    5.4 模拟气球运动下的太阳跟踪测试
    5.5 本章小结
第6章 高空气球太阳能电池标定试验及数据分析
    6.1 高空气球太阳能电池标定试验
    6.2 跟踪标定系统试验数据曲线分析
        6.2.1 数据采集及追踪总体情况分析
        6.2.2 气球上升环境参数数据分析
        6.2.3 高空气球上升阶段跟踪情况
        6.2.4 系统平飞阶段追踪情况分析
        6.2.5 吊舱降落及落地情况分析
        6.2.6 探空仪测试系统试验数据分析
    6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介



本文编号：2915773