[發明專利]高度角自動變化的太陽光照模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201210280893.0
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102789241A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 王紅睿;方偉;王玉鵬;葉新
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

1.高度角自動變化的太陽光照模擬裝置，包括太陽模擬器（10），其特征在于，該裝置還包括平面反射鏡（1）、位移傳動機構（2）、位移導軌（3）、移動臺（6）、旋轉傳動機構（7）、連接器（11）和控制單元；平面反射鏡（1）與旋轉傳動機構（7）相連，旋轉傳動機構（7）安裝在移動臺（6）上；位移傳動機構（2）通過連接器（11）固定在移動臺（6）上，移動臺（6）設置在位移導軌（3）上，控制單元用于控制位移傳動機構（2）和旋轉傳動機構（7）的運動。

2.根據權利要求1所述的高度角自動變化的太陽光照模擬裝置，其特征在于，位移傳動機構（2）由滾珠絲杠（2-1）和位移減速器（2-2）相連組成，位移電機（5）安裝在位移減速器（2-2）上。

3.根據權利要求1所述的高度角自動變化的太陽光照模擬裝置，其特征在于，旋轉傳動機構（7）由旋轉減速器（7-1）和旋轉軸（7-2）相連組成，旋轉電機（8）安裝在旋轉減速器（7-1）上，平面反射鏡（1）固定安裝在旋轉軸（7-2）上，旋轉軸（7-2）安裝在移動臺（6）上。

4.根據權利要求1所述的高度角自動變化的太陽光照模擬裝置，其特征在于，該裝置還包括位移傳感器（4），位移傳感器（4）安裝在位移導軌（3）上，位移傳感器（4）上安裝有負限位（13）開關、零限位開關（14）、正限位（15）開關。

5.根據權利要求1所述的高度角自動變化的太陽光照模擬裝置，其特征在于，該裝置還包括角度傳感器（9）和同軸連接器（12），角度傳感器（9）安裝在移動臺（6）上，通過同軸連接器（12）與旋轉軸（7-2）連接。

6.高度角自動變化的太陽光照模擬方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：調整太陽模擬器（10），出射光線水平入射到平面反射鏡（1），太陽模擬器（10）的主光軸CD經過平面反射鏡（1）的幾何中心；

步驟二：待測太陽跟蹤裝置放置在水平面上，太陽模擬器的主光軸CD平行于位移導軌的直線運動方向AB且與系統y軸OF垂直，測量太陽跟蹤裝置到太陽模擬器（10）主光軸CD的垂直距離d；

步驟三：將測量到的距離d傳送到控制單元；將初始高度角α_s、高度角變化率α_v、結束高度角α_f、光照模擬時間長度t_L輸入的參數傳送到控制單元；

步驟四：控制單元根據輸入的參數，計算時刻t的期望太陽高度角α_r(t)

α_r(t)=f(t,α_s,α_v,α_f,?t_L)

其中函數f(?)為計算期望太陽高度角的函數；

控制單元根據輸入的參數，計算時刻t的反射鏡期望水平位移x_r(t)

xr(t)=dtan(αr(t))]]>

控制單元根據輸入的參數，計算時刻t的反射鏡與水平面的期望傾角β_r(t)

βr(t)=αr(t)2+π2]]>

控制單元通過位移傳感器（4），先獲取時刻t的反射鏡水平位移反饋x(t)，生成位移電機（5）的控制量

u_x(t)=f_cx(x(t),x_r(t),P_x)

其中，P_x為水平位移控制器的參數，f_cx(?)為與位移控制器對應的函數；控制單元通過角度傳感器（9），先獲取時刻t的反射鏡與水平面期望傾角β(t)，生成旋轉電機（8）的控制量

u_β(t)=f_cβ(β(t),β_r(t),P_β)

其中，P_β為角度控制器的參數，f_cβ(?)為與角度控制器對應的函數。