本发明专利技术涉及一种塔式太阳能集热装置中定日镜的控制方法，利用相关数学模型建立各定日镜高度角和方位角变化数据清单，确保任一时刻定日镜能够精确跟踪太阳并投射光斑至集热器指定位置，通过找到发生机械误差后定日镜面质心位置并予以该位置新的跟踪模型的方法，消除该定日镜产生的机械误差，在满足可控精度的条件下，给出一种与机械传动相匹配的定日镜控制数据优化方法，包容控制系统机械误差生产的影响，降低系统成本，提高系统可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及塔式太阳能集热系统
，特别是一种。
技术介绍
塔式太阳能集热装置中，一般采用双轴驱动的定日镜控制方法，依据太阳运行轨迹相关数据，建立由镜场及单个定日镜跟踪与投射控制数学模型、机械误差校准数学模型以及工程优化数学模型等控制方法组成的体系。该方法、体系的功能与质量将直接影响塔式太阳能集热系统的太阳能收集能力与效果。但是，目前双轴驱动式定日镜的控制方法与系统存在以下问题I)定日镜跟踪控制模型尚有较大改进空间。由于现有技术中跟踪控制模型设计还存在一些缺陷且操作过程复杂，致使成本增高。2)机械误差校准不完全。现有技术只是针对某一时刻的机械误差进行了校正，但不能实现任一时段跟踪行程的机械误差校准功能，即除机械误差被校准的时刻之外，其他时刻定日镜仍然存在机械误差致使投射光斑误差较大，要对其再次进行校准，所需时间较多，成本增大。3)在精确控制理论值与现行传动机构组合框架下如何优化控制方法。由于现有技术还不能很好解决控制理论值与现行传动机构组合框架下的最佳控制方法，致使要么传动机构频繁启停造成机械损伤，要么启停频率过低而达不到预想的控制精度。即其如何优化该模式下的控制方法仍有较大研究余地。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术不足，提供一种，实现定日镜精确投射光斑、完全校准机械误差、与机械传动相匹配的定日镜控制模型优化。本专利技术按照下述方案实现，利用相关数学模型建立各定日镜高度角和方位角变化数据清单，确保任一时刻定日镜能够精确跟踪太阳并投射光斑至集热器指定位置，通过找到发生机械误差后定日镜面质心位置并予以该位置新的跟踪模型的方法，消除该定日镜产生的机械误差，在满足可控精度的条件下，给出一种与机械传动相匹配的定日镜控制数据优化方法，包容控制系统机械误差生产的影响，降低系统成本，提闻系统可罪性；控制投射光斑位置包括以下步骤(I)以定日镜镜面中心为坐标原点，建立三维空间坐标系，并以正北方向为定日镜跟踪投射太阳光斑的基准点；(2)设定一集热器用于接受定日镜所投射的太阳光斑；(3)选取高精度精密测量仪器测得定日镜相对集热器在三维空间中所处地理位置坐标以及集热器中心点距定日镜镜面中心点的垂直距离；(4)选取一种高精度太阳位置定位系统用于获取太阳的高度角和方位角；(5)将上述所述的定日镜地理位置坐标(X，y)、集热器中心点距定日镜镜面中心点的垂直距离h及太阳的高度角HS、方位角AS代入定日镜高精度投射太阳光斑算法中，经过上位机控制系统精确运算出定日镜高度角和方位角。特定地理坐标系下的任意时刻的定日镜高度角和方位角的计算公式如下权利要求1.，利用相关数学模型建立各定日镜高度角和方位角变化数据清单，确保任一时刻定日镜能够精确跟踪太阳并投射光斑至集热器指定位置，通过找到发生机械误差后定日镜面质心位置并予以该位置新的跟踪模型的方法，消除该定日镜产生的机械误差，在满足可控精度的条件下，给出一种与机械传动相匹配的定日镜控制数据优化方法，包容控制系统机械误差生产的影响，降低系统成本，提高系统可靠性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于控制投射光斑位置包括以下步骤 (1)以定日镜镜面中心为坐标原点，建立三维空间坐标系，并以正北方向为定日镜跟踪投射太阳光斑的基准点； (2)设定一集热器用于接受定日镜所投射的太阳光斑； (3)选取高精度精密测量仪器测得定日镜相对集热器在三维空间中所处地理位置坐标以及集热器中心点距定日镜镜面中心点的垂直距离； (4)选取一种高精度太阳位置定位系统用于获取太阳的高度角和方位角； (5)将上述所述的定日镜地理位置坐标(x，y)、集热器中心点距定日镜镜面中心点的垂直距离h及太阳的高度角HS、方位角AS代入定日镜高精度投射太阳光斑算法中，经过上位机控制系统精确运算出定日镜高度角和方位角。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，特定地理坐标系下的任意时刻的定日镜高度角和方位角的计算公式如下4.如权利要求1所述的方法，其特征在于定日镜机械误差校准的方法是利用摄像机拍摄的图片判断集热器上光斑的位置，光斑的质心位置与指定位置相比较，如有偏差，说明定日镜发生了机械误差，记录此刻太阳的高度角和方位角、形成偏差光斑时定日镜的高度角和方位角以及定日镜支架的高度和相对于定日镜集热器中心点的位置坐标，通过计算模型推算出发生偏差后定日镜的质心点相对于原定日镜质心位置的坐标，将定日镜质心的偏移量，通过坐标系转换转化到集热器质心点的偏移量，建立新的定日镜中心点，并在以此为原点的坐标系下确定集热器指定的位置坐标，以发生机械误差后的定日镜为基准，再次计算发送至该定日镜跟踪并投射光斑的数据，达到高效率跟踪并且投射太阳光斑的目的。5.如权利要求书4所述的方法，其特征在于，发生机械误差后定日镜的质心点相对于原定日镜质心位置的坐标由以下模型推导得到6.如权利要求1所述的方法，其特征在于与机械传动相匹配的定日镜控制优化方法包括以下步骤 第一步确定定日镜驱动时间间隔t :基于镜场中某一特定定日镜，根据定日镜距塔底的距离确定定日镜驱动的时间间隔；距离塔较远的定日镜精度要求要高一些，驱动时间间隔相对较小，通过计算可以得出从日出t出-t落每间隔t时间太阳的高度角HS0，HS1, AHSn,太阳的方位角ASc^AS1, AASn5 第二步计算基于时间间隔定日镜的高度角和方位角通过计算可以得出从日出落每间隔t时间定日镜高度角Gtl, G1 A Gn和方位角分别对应为Ftl, F1 A Fn,将Gtl和Ftl记为该定日镜启动初始时刻的状态； 第三步计算间隔t时间定日镜高度角和方位角的相对变化量间隔t时间高度角相对变化量为=AG1, AG2, AG3, A, AGn，方位角相对变化量为=AF1, AF2, AF3, A, AFn,^中 AG1=G1-G0AF1=F1-F0 AG2=G2-G1AF2=F2-F1 AG3=G3-G2,AF3=F3-F2 MM AGn=Gn-GlriAFn=Fn-Fn^1 第四步定日镜跟踪太阳的数据确定在综合精度a mrad范围内，利用算法求得适合镜场中任意一个定日镜的的跟踪数据。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于在特定精度下，适合定日镜传动的跟踪投射光斑的定日镜数据由以下过程计算可得 〈1>记日出时刻(tj (或系统启动时刻)定日镜的高度角和方位角分别为Gtl和F。；〈2>确定时段值时段内定日镜的驱动量是不变的，现计算特定时段内定日镜的驱动量，令满足的精度不超过a+a '，其中a '越小，精度越高，一般取a , =0. 5mrad，计算过程如下8.根据权利要求书2所述的方法，其特征在于，每时间间隔的两条反射光线的夹角0由以下公式计算 现用函数表示从每间隔t时间光斑在集热器上的位置坐标 (x0, y0, z0) =f (HS0, AS0, G0, F0) ； .......................................(3)9.根据权利要求书3所述的方法，其特征在于，根据判断每时间间隔的两条反射光线的夹角9与综合精度的大小，确定定日镜在精度范围内的传动数据如下所示 如果0〈 a + a '，则将r变为r+1继续执行以下步骤 (I)—⑵一⑶一⑷一(5)； 如本文档来自技高网...
【技术保护点】
塔式太阳能集热装置中定日镜的控制方法，利用相关数学模型建立各定日镜高度角和方位角变化数据清单，确保任一时刻定日镜能够精确跟踪太阳并投射光斑至集热器指定位置，通过找到发生机械误差后定日镜面质心位置并予以该位置新的跟踪模型的方法，消除该定日镜产生的机械误差，在满足可控精度的条件下，给出一种与机械传动相匹配的定日镜控制数据优化方法，包容控制系统机械误差生产的影响，降低系统成本，提高系统可靠性。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王涛明，周永福，马贵鹏，姚成生，牛震宇，汪腾飞，王泽华，陆栋，锁兴亚，冷贯南，刘晓光，
申请(专利权)人：宁夏光合能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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