本發(fā)明涉及角度智能控制，具體為一種太陽(yáng)模擬器角度智能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、太陽(yáng)模擬器是一種用于實(shí)驗(yàn)室和研究領(lǐng)域的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于光伏材料性能測(cè)試、植物生長(zhǎng)研究、建筑物能源效率評(píng)估等多個(gè)領(lǐng)域，該設(shè)備能夠模擬太陽(yáng)光譜和光照強(qiáng)度，提供可控的光照條件，以便研究人員能夠在恒定的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。

2、隨著光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽(yáng)能應(yīng)用的普及，市場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)模擬器的性能和控制精度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的太陽(yáng)模擬器主要依靠固定的光源方向或使用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式來(lái)控制光照角度和強(qiáng)度，這不僅限制了其應(yīng)用范圍，還導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)條件的不穩(wěn)定性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)模擬器角度智能控制方法及系統(tǒng)，具備通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)讀取初始角度值并顯示于屏幕，確保了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的透明性和可視化，減少了人為操作引入的不確定性，其次，利用計(jì)算設(shè)備對(duì)方位角、俯仰角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和校驗(yàn)，確保輸入?yún)?shù)的有效性，從而提高了控制命令的準(zhǔn)確性，支持構(gòu)建精確控制命令，并通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，按照設(shè)定的角度和速度進(jìn)行調(diào)整，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，持續(xù)讀取傳感器數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)當(dāng)前角度的變化，并基于計(jì)算結(jié)果判斷控制精度，這種循環(huán)反饋機(jī)制意味著如果控制精度不足，系統(tǒng)能夠自動(dòng)返回到參數(shù)輸入環(huán)節(jié)，進(jìn)行必要的調(diào)整，這種智能化的控制方式提高了太陽(yáng)模擬器的適應(yīng)性與準(zhǔn)確性，減少了人工調(diào)整角度導(dǎo)致的誤差等優(yōu)點(diǎn)，解決了上述問(wèn)題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種太陽(yáng)模擬器角度智能控制方法，包括以下步驟：

5、s1、通過(guò)傳感器讀取初始角度值，將初始角度值顯示在屏幕上；

6、s2、利用計(jì)算設(shè)備計(jì)算所需的方位角、俯仰角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過(guò)工控機(jī)的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)輸入上述計(jì)算數(shù)值，并對(duì)輸入的參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)；

7、s3、根據(jù)輸入的角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，構(gòu)建控制命令，將構(gòu)建好的命令通過(guò)控制系統(tǒng)發(fā)送至運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

8、s4、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)接收到命令后，開(kāi)始按照設(shè)定的角度和速度進(jìn)行調(diào)整，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，持續(xù)讀取傳感器數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前的方位角和俯仰角，并計(jì)算目標(biāo)方位角與當(dāng)前方位角的差值以及目標(biāo)俯仰角與當(dāng)前俯仰角的差值，根據(jù)計(jì)算所得差值進(jìn)行控制精度的判斷，控制精度不足時(shí)返回s2；

9、s5、將當(dāng)前角度值和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋至控制軟件，并更新用戶(hù)界面，顯示當(dāng)前的方位角和俯仰角值，用于用戶(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

10、優(yōu)選的，所述s2計(jì)算設(shè)備計(jì)算所需的方位角的公式如下所示：

11、θazimuth＝atan2(py,qx)

12、公式中，θazimuth表示所需的方位角，py表示模擬器相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)在南北方向的坐標(biāo)值，qx表示模擬器相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)在東西方向的坐標(biāo)值，atan2表示一種數(shù)學(xué)函數(shù)，用于計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)的極角。

13、優(yōu)選的，所述s2計(jì)算設(shè)備計(jì)算所需的俯仰角的公式如下所示：

14、θelevation＝atan2(hx,dy)

15、公式中，θelevation表示所需俯仰角，hx表示模擬器相對(duì)于基準(zhǔn)平面的高度差，dy表示模擬器與基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離，atan2表示一種數(shù)學(xué)函數(shù)，用于計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)的極角。

16、優(yōu)選的，所述s2計(jì)算設(shè)備計(jì)算所需的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的公式如下所示：

17、

18、公式中，zdsd表示所需的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，zdjd表示模擬器需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度差，sxst表示模擬器轉(zhuǎn)動(dòng)所需時(shí)間。

19、優(yōu)選的，所述s2對(duì)輸入的方位角、俯仰角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)方式如下所示：

20、方位角θazimuth輸入范圍在(0°～360°)之間，若輸入角度為負(fù)數(shù)或超過(guò)360°，則在工控機(jī)屏幕上文字提示輸入范圍標(biāo)準(zhǔn)；

21、俯仰角θelevation輸入范圍在(-90°～90°)之間，若輸入角度小于-90°或大于90°，則在工控機(jī)屏幕上文字提示輸入范圍標(biāo)準(zhǔn)；

22、轉(zhuǎn)動(dòng)速度zdsd必須大于0°/s，若輸入轉(zhuǎn)動(dòng)速度小于0°/s，則提示轉(zhuǎn)動(dòng)速度必須是非負(fù)數(shù)。

23、優(yōu)選的，所述s3構(gòu)建好的命令通過(guò)串口通信的方式發(fā)送至運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將解析接收到的命令，將指令轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電機(jī)控制信號(hào)，用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。

24、優(yōu)選的，所述s4計(jì)算目標(biāo)方位角與當(dāng)前方位角的差值的公式如下所示：

25、θtzcz＝θazimuth-θcgdq

26、公式中，θtzcz表示目標(biāo)方位角與當(dāng)前方位角的差值，θazimuth表示所需的方位角，θcgdq表示傳感器讀取的當(dāng)前方位角。

27、優(yōu)選的，所述s4計(jì)算目標(biāo)俯仰角與當(dāng)前俯仰角的差值的公式如下所示：

28、θf(wàn)ycz＝θelevation-θf(wàn)cdg

29、公式中，θf(wàn)ycz表示目標(biāo)俯仰角與當(dāng)前俯仰角的差值，θelevation表示所需俯仰角，θf(wàn)cdg表示傳感器讀取的當(dāng)前俯仰角。

30、優(yōu)選的，所述s4根據(jù)計(jì)算所得差值進(jìn)行控制精度的判斷，判斷方式如下所示：

31、當(dāng)目標(biāo)方位角與當(dāng)前方位角的差值θtzcz與目標(biāo)俯仰角與當(dāng)前俯仰角的差值θf(wàn)ycz超過(guò)了設(shè)定的誤差容忍范圍正負(fù)0.5°，此時(shí)返回s2進(jìn)行新一輪參數(shù)計(jì)算與參數(shù)輸入。

32、一種太陽(yáng)模擬器角度智能控制系統(tǒng)，包括初始角參數(shù)讀取模塊、參數(shù)輸入與校驗(yàn)?zāi)K、控制命令生成模塊、運(yùn)動(dòng)控制與精度判斷模塊以及狀態(tài)反饋模塊；

33、所述初始參數(shù)讀取模塊通過(guò)傳感器讀取設(shè)備的初始方位角和俯仰角，并將其顯示在用戶(hù)界面上，用于用戶(hù)了解設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)；

34、所述參數(shù)輸入與校驗(yàn)?zāi)K利用工控機(jī)的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)輸入所需的方位角、俯仰角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，并對(duì)輸入的參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)；

35、所述控制命令生成模塊根據(jù)用戶(hù)輸入的角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，構(gòu)建控制命令，并將該命令通過(guò)控制系統(tǒng)發(fā)送至運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，指導(dǎo)其進(jìn)行調(diào)整；

36、所述運(yùn)動(dòng)控制與精度判斷模塊接收到命令后，按照設(shè)定的角度和速度進(jìn)行調(diào)整，并計(jì)算目標(biāo)與當(dāng)前角度之間的差值，用于判斷控制精度，若控制精度不足，系統(tǒng)將返回到參數(shù)輸入與校驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行重新調(diào)整；

37、所述狀態(tài)反饋模塊將當(dāng)前的方位角和俯仰角以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋至控制軟件，更新用戶(hù)界面，用于用戶(hù)及時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及角度。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)模擬器角度智能控制方法及系統(tǒng)，具備以下有益效果：

39、本發(fā)明通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)讀取初始角度值并顯示于屏幕，確保了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的透明性和可視化，減少了人為操作引入的不確定性，其次，利用計(jì)算設(shè)備對(duì)方位角、俯仰角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算和校驗(yàn)，確保輸入?yún)?shù)的有效性，從而提高了控制命令的準(zhǔn)確性，支持構(gòu)建精確控制命令，并通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，按照設(shè)定的角度和速度進(jìn)行調(diào)整，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，持續(xù)讀取傳感器數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)當(dāng)前角度的變化，并基于計(jì)算結(jié)果判斷控制精度，這種循環(huán)反饋機(jī)制意味著如果控制精度不足，系統(tǒng)能夠自動(dòng)返回到參數(shù)輸入環(huán)節(jié)，進(jìn)行必要的調(diào)整，這種智能化的控制方式提高了太陽(yáng)模擬器的適應(yīng)性與準(zhǔn)確性，減少了人工調(diào)整角度導(dǎo)致的誤差。