本发明专利技术提出了一种太阳能追光电力能源系统与平滑网络多阶伺服控制方法，可以应用到太阳能发电、电力能源、自动控制、人工智能等领域。该系统包括有信号采集处理电路（１）、ＣＰＵ控制电路（２）、电机驱动电路（３）、键盘显示电路（４）和电源电路（５）。该系统及多传感器布局可以太阳能板实时转至最佳采光点，高效采能储能。平滑网络多阶伺服控制方法，能够解决电机换向时的抖动问题、低速运行时电机堵转问题和各种情况导致的过压电机烧毁问题。本发明专利技术特别提高了太阳能系统的效率、稳定性和智能化程度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出了一种，可以应用到太阳能发电、电力能源、自动控制、人工智能等领域。
技术介绍
在能源紧缺的二十一世纪，太阳能的利用逐渐被广大人们所重视。如何有效采集和利用太阳能成为热点话题。目前世界上太阳能采集系统主要采用的是机械的单方向式采集。主要用于偏远地区家庭储能供电、路灯供电等。该采集方式一般不包含任何智能控制系统，太阳能板随意摆放在朝阳位置，一年四季不会改变。一天内只有少部分时间段采集太阳能效率达到最高(太阳光入射方向与太阳能板垂直)，而其余时间均低效运转。结构简单是该太阳能采集系统的优点，但是该系统效率低下，投入与获得不能达到正比，利益无法最大化。 对于现在市场上具有一定智能控制功能的太阳能采集系统，其控制算法较简单，不能有效地减少电机在太阳能采集时的误操作，电能浪费较大。由于没有对采集信号进行有效的处理，电机运转易抖动，没有在一定程度上保护电机，降低了电机寿命与系统的运转稳定性，严重时甚至烧毁整个系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有太阳能采集系统的上述缺陷，提供了一种太阳能追光控制系统及控制方法。本系统可以对周围光信息进行实时采集，判断光强最大位置，并使用人工智能算法控制一维电机与二维电机的转向与转速，分别实现太阳能板水平面一维旋转以及竖直面二维旋转，使太阳光垂直入射至太阳能板，实现太阳能的实时高效采集。解决了传统单方向式采集的低效运转问题。能够减少电机在太阳能采集时的误操作，降低电机运转时的抖动问题，解决了低速运行时电机堵转问题，和增加了过压保护机制，在一定程度上既保护了电机，又可以使系统更加稳定的运行，从而提高了整个追光系统的综合性能和稳定性。为太阳能采集系统应用于实际工程，特别是对人工智能应用领域，提供解决方案和有效帮助，更好的满足实际应用的需求。 为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本系统主要包括有信号采集处理电路1、CPU控制电路2、电机驱动电路3、键盘显示电路4和电源电路5；其中 信号采集处理电路1包括有多传感器接入电路1.1、信号增强电路1.2； 多传感器接入电路1.1的输入端与i支传感器S1…Si的输出端相连接，接收范围为0～Vmax电压待测信号，Vmax为输入电压峰值，其中S1…Sj，j+1≤i是水平方向部署的传感器，Sj+1…Si是竖直平面部署的传感器，为保证控制精度取j≥8，i-j＝2。多传感器接入电路1.1的输入端将传感器S1…Si所采集的信号Ain1…Aini接入；多传感器接入电路1.1的输出端与信号增强电路1.2相连接，把采集到的模拟信号进行放大、除噪处理，处理结果为Ain1′…Aini′； 信号增强电路1.2输出端与CPU控制电路2中的A/D转换模块2.1的输入端相连接，将Ain1′…Aini′送入CPU控制电路2中； CPU控制电路2包括有A/D转换模块2.1、运算处理模块2.2、D/A转换模块2.3、PWM波生成模块2.4； CPU控制电路2的A/D转换模块2.1与信号采集处理电路1的信号增强电路1.2的输出端相连接，接收信号增强电路1.2处理后的模拟量电压值；A/D转换模块2.1将接收到的模拟量电压值转换成数字量IN1…INi；A/D转换模块2.1的输出与运算处理模块2.2相连接，将转换完毕的数字量送至运算处理模块2.2； 运算处理模块2.2的输入与A/D转换模块2.1的输出相连接，根据A/D转换模块2.1转换的信号计算出实际的电压值，存储于CPU控制电路2的RAM中，并送至键盘显示电路3中的显示部分显示；通过对一维及二维各方向输入信号的比较运算，输出数字信号至D/A转换模块2.3； D/A转换模块2.3的输入与运算处理模块2.2运算处理完成的输出相连接，接收运算处理模块2.2输出的数字信号OUT1…OUTi，D/A转换模块2.3的输出端与PWM波生成模块2.4的输入端相连接； PWM波生成模块2.4将从D/A转换模块2.3接收到的模拟信号Aout1′…Aouti′转化为用以控制电机的等比例占空比的PWM波信号Aout1…Aouti；PWM波生成模块2.4的输出与电机驱动电路3相连接，将电机控制信号输出至电机驱动电路3用于驱动电机； 电机驱动电路3的输入端与CPU控制电路2中PWM波生成模块2.4相连接，接收PWM波控制信号；输出端与一维电机、二维电机的控制信号输入端相连接，分别控制一维电机以及二维电机的转速和转向； 键盘显示电路4通过数据总线、地址总线和控制总线与CPU控制电路2相连接，键盘显示电路4中的显示部分用于显示A/D转换模块2.1实时转换的结果；键盘显示电路4中的键盘通过键盘显示控制芯片与CPU控制电路2相连接； 电源电路5为以上各电路提供电源。 信号采集处理电路1所接收到的信号，S1…Sj为分布在一个与水平面平行的圆盘四周的光电传感器，光电传感器对称的分布在圆盘四周，感光面与圆周切线平行，实时采集系统周围光信息等待处理；Sj+1…Si为分布与竖直平面即二维追光平面平行的圆周四周的光电传感器，一般取两个。其中上方传感器感光面与太阳能板夹角γ°朝上，下方传感器感光面与太阳能板夹角γ°朝下，其中0＜γ＜45，以保证感应信号有所差别以待处理，扩大敏感区。 2.装置工作流程 CPU控制电路2通过信号采集处理电路1读取传感器S1…Si采集到的光电信号并对其进行如下处理其中S1…Sj是水平平面部署的传感器，Sj…Si是竖直平面部署的传感器； 运用平滑网络多阶伺服控制方法，由神经网络参数初始化配置、输入平滑化、神经网络训练、神经网络计算、多阶映射输出5个核心步骤构成 步骤1，神经网络参数配置 参数分为两类配置的参数只需在系统第一次运行前输入一次即可，系统运行后其值不发生改变；初始化的参数是在系统上电运行后，由程序将其赋值，系统运行后其值会被程序改变； 配置训练样本数据Mtrain(.)即为适应各种复杂或无预先控制经验的情况而从环境中提取的训练样本，Mtrain(.)为一矩阵 每一行表示一个训练样本。其中变量a表示一共有a个传感器的输入数据，x(i，b)表示第b个训练样本中第i个的传感器的输入数据，其中i＝1，2，…，a，而b＝1，2，…，n，，n表示一共有n个训练样本，跟据实际设计要求设定训练样本个数，此系统中取训练样本个数n＝50，y(b)表示第b个训练样本的目标值，在系统第一次运行前，通过控制器上的键盘输入一次即可，系统将Mtrain(.)存入Flash的空间，系统运行后其值不发生程序运行而改变，但可通过控制器上的键盘进行修改，如果Mtrain(.)已经输入过并无需修改，则可跳过这一步； 配置经验权值表W(.)即以前神经网络系统训练后存储的各个权值关系，如果存在经验权值表W(.)，则只需在系统第一次运行前通过控制器上的键盘输入一次即可，系统运行后其值不发生程序运行而改变，如果不存在经验权值表W(.)，则可通过训练样本对神经网络进行训练得出并保存，配置W(.)后，由系统软件判断决定是否加载，W(.)可通过控制器上的键盘对其进行修改； 配置训练次数最大值ττ是标志网络训练次数的参数，根据实际设计要求设定，只需在系统第一次运行前通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
太阳能追光电力能源系统，其特征在于：包括有信号采集处理电路（１）、ＣＰＵ控制电路（２）、电机驱动电路（３）、键盘显示电路（４）和电源电路（５）；其中： 所述的信号采集处理电路（１）包括有多传感器接入电路（１．１）和信号增强电路（１．２）； 多传感器接入电路（１．１）的输入端与ｉ支传感器Ｓ↓［１］…Ｓ↓［ｉ］的输出端相连接，其中的Ｓ↓［１］…Ｓ↓［ｊ］是水平平面部署的传感器，ｊ＋１≤ｉ；Ｓ↓［ｊ＋１］…Ｓ↓［ｉ］是竖直平面部署的传感器；多传感器接入电路（１．１）的输出端与信号增强电路（１．２）相连接； 所述的ＣＰＵ控制电路（２）包括有Ａ／Ｄ转换模块（２．１）、运算处理模块（２．２）、Ｄ／Ａ转换模块（２．３）和ＰＷＭ波生成模块（２．４）； ＣＰＵ控制电路（２）的Ａ／Ｄ转换模块（２．１）与信号采集处理电路（１）的信号增强电路（１．２）的输出相连接；Ａ／Ｄ转换模块（２．１）的输出与运算处理模块（２．２）相连接；运算处理模块（２．２）根据Ａ／Ｄ转换模块（２．１）转换的信号计算出实际的电压值，存储于ＣＰＵ控制电路（２）的ＲＡＭ中，并送至键盘显示电路（３）中的显示部分显示； Ｄ／Ａ转换模块（２．３）的输入与运算处理模块（２．２）的输出端相连接，Ｄ／Ａ转换模块（２．３）的输出端与ＰＷＭ波生成模块（２．４）的输入端相连接，ＰＷＭ波生成模块（２．４）将从Ｄ／Ａ转换模块（２．３）接收到的模拟信号转化为用以控制电机的等比例占空比的ＰＷＭ波信号；ＰＷＭ波生成模块（２．４）的输出与电机驱动电路（３）相连接，将电机控制信号输出至电机驱动电路（３）用于驱动电机；电机驱动电路（３）的输出端分别与一维电机、二维电机的控制信号输入端相连接，分别控制一维电机以及二维电机的转速和转向，所述的一维电机为驱动水平布置的传感器的电机，二维电机为驱动竖直布置的传感器的电机； 键盘显示电路（４）通过数据总线、地址总线和控制总线与ＣＰＵ控制电路（２）相连接，键盘显示电路（４）中的显示部分用于显示Ａ／Ｄ转换模块（２．１）实时转换的结果；键盘显示电路（４）中的键盘通过键盘显示控制芯片与ＣＰＵ控制电路（２）相连接； 电源电路（５）为以上各电路提供电源。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于人杰，刘经纬，陈思承，甄博然，杨蕾，苏宏伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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