基于DSP的太陽(yáng)光線(xiàn)自動(dòng)跟蹤系統設計與實(shí)現

4 控制系統實(shí)現
該系統采用粗跟蹤與精確跟蹤相結合的方法精確跟蹤太陽(yáng)光線(xiàn)，并利用TMS28x系列DSP，其具有精度高、速度快、集成度高的特點(diǎn)，內部集成有串行通信模塊、事件管理器、A/D轉換器等模塊，可滿(mǎn)足控制系統各項功能要求。同時(shí)，還能實(shí)現簡(jiǎn)單的浮點(diǎn)運算，并滿(mǎn)足系統粗跟蹤計算要求。圖4為利用TM320F2806型DSP作為主控制器設計的跟蹤系統控制框圖。

該系統控制硬件主要包括：主控制器、電機及驅動(dòng)器、跟蹤傳感器、光電編碼器、顯示屏等。系統主要完成粗跟蹤太陽(yáng)位置計算、跟蹤信號檢測、電機驅動(dòng)、位置檢測、顯示、監控等功能。對太陽(yáng)光線(xiàn)的跟蹤分為粗跟蹤與精定位。粗跟蹤由軟件實(shí)現，精定位由傳感器實(shí)現。粗跟蹤過(guò)程中，主控制器根據時(shí)間和日期以及觀(guān)測點(diǎn)經(jīng)度、緯度計算出太陽(yáng)的粗略位置，并與編碼器檢測的跟蹤軸位置相比較，根據兩者的差值輸出控制信號，驅動(dòng)電機向程序計算的位置運動(dòng)。跟蹤傳感器主光軸垂直于聚光器接收面，傳感器檢測信號經(jīng)放大和濾波后由控制器采樣。跟蹤傳感器不斷檢測光電池輸出電壓信號，并將檢測值送至控制器中的A/D轉換模塊，檢測到光線(xiàn)強度滿(mǎn)足跟蹤閾值后，進(jìn)入傳感器精確跟蹤，并根據電壓差采樣值確定電機轉向及速度。光電編碼器也用于返回精確跟蹤結束后太陽(yáng)的實(shí)際位置。
由于系統需保存各種參數，如位置校準值、當地地理參數等，擴展1個(gè)I2C總線(xiàn)鐵電存儲器用于數據存儲。行程開(kāi)關(guān)用于為系統提供極限位置保護。系統的各種跟蹤信息可通過(guò)RS485總線(xiàn)傳輸至上位機，同時(shí)上位機也可實(shí)現控制跟蹤裝置，包括開(kāi)始跟蹤、回零點(diǎn)、停止等命令。當前跟蹤信息，如顯示跟蹤數據、電機的運行狀態(tài)、A/D轉換值及各種故障信號，都可在現場(chǎng)通過(guò)顯示屏顯示，通過(guò)顯示屏或手動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現手動(dòng)操作跟蹤裝置，調試方便。

5 結論
本文設計的跟蹤控制系統使用程序控制和傳感器控制相結合的方法，實(shí)現精確跟蹤太陽(yáng)光線(xiàn)，其特點(diǎn)是：(1)DSP系統具有較好的穩定性，且運算速度快，利用其內部的時(shí)間管理器模塊簡(jiǎn)單有效地控制電機運動(dòng)。(2)具有相應的人機界面，可實(shí)現相應參數的顯示和遠程控制。而在跟蹤方法方面，具有以下特點(diǎn)：(1)粗跟蹤采用簡(jiǎn)單算法實(shí)現，避免單一的程序控制對現場(chǎng)控制器高數據處理能力和大數據存儲空間的要求；(2)單一的程序控制需要兩個(gè)運動(dòng)軸的高精度角度傳感器作為本地定位檢測，而這里所用策略的精確跟蹤過(guò)程南傳感器完成，降低程序控制時(shí)系統對角度傳感器的精度要求；(3)跟蹤范圍廣，傳感器結構簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，跟蹤穩定。