一種基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤器的設計及實(shí)現

　　2 太陽(yáng)跟蹤控制系統設計

　　根據上文介紹的高度角-方位角跟蹤系統的整體框架，本文基于Xilinx公司的FPGA開(kāi)發(fā)板，設計了基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤系統的各功能模塊。主要包括計時(shí)模塊、太陽(yáng)高度角方位角計算模塊、日出日落時(shí)間計算模塊和步進(jìn)電機脈沖控制模塊等幾部分。

　　基于FPGA的太陽(yáng)跟蹤控制系統的流程圖如圖2和圖3所示。

　　首先系統根據計時(shí)模塊計算出當前的時(shí)間，包括當日在一年中的日期序數dn(單位：日)及當前的時(shí)刻T(單位：h)，然后再根據日出日落時(shí)間計算模塊確定當日的日出和日落時(shí)間，以便判斷當時(shí)時(shí)間是否在日出后日落前。在程序計算過(guò)程中，利用太陽(yáng)高度角和方位角計算模塊計算當前太陽(yáng)的位置，并與上次計算的太陽(yáng)的位置作差，分別計算出當前跟蹤裝置高度和方位需要調整的角度及其旋轉方向，并隨后進(jìn)入步進(jìn)電機脈沖驅動(dòng)模塊。首先調整高度角，判斷高度角差值的正負，驅動(dòng)高度方向的步進(jìn)電機旋轉。高度角步進(jìn)電機停止旋轉后調整方位角。判斷方位角正負，驅動(dòng)方位角步進(jìn)電機按照偏差旋轉相應的角度。一次跟蹤后，在一定的時(shí)間間隔T后，系統再次提取時(shí)間計算、判斷、旋轉電機。當日落時(shí)間到時(shí)，控制步進(jìn)電機旋轉至次日太陽(yáng)升起的位置并恢復初始狀態(tài)。由此本系統就實(shí)現了對太陽(yáng)的全天候、實(shí)時(shí)跟蹤。