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基于图像处理的太阳跟踪控制系统研究与开发
作 者: 刘淼生
导 师: 齐文新
学 校: 华中科技大学
专 业: 模式识别与智能系统
关键词: 太阳跟踪 图像传感器 步进电机 OTSU
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 39次
引 用: 0次
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内容摘要
随着世界人口数量的增长和社会化大生产的发展,人类对能源的需求不断增长。为解决能源危机,保护生态环境,实现经济社会可持续发展,世界各国都在大力开发和利用太阳能。如何有效对太阳进行跟踪,提高太阳能利用率已成为当前太阳能研究的热点问题。而传统的跟踪系统成本高、跟踪精度低,需要人工定期校准,难以达到提高太阳能利用率的目的。在分析当前国内外太阳跟踪器的发展现状、性能特点之后,提出一种视日运动轨迹和图像处理相结合的太阳跟踪方式。基于这种方式设计的太阳跟踪控制系统,首先以视日运动轨迹方式进行跟踪初步定位,确保太阳落在图像传感器的视场范围内;再启动图像传感器拍摄太阳位置图片,以基于图像处理的方式进行太阳跟踪,使太阳光斑始终位于图像中心。本课题完成了控制系统的硬件设计和软件设计。硬件部分包括图像采集、控制执行部件和实时时钟等其他模块,对主要芯片选型、工作原理、配置和电路设计做了详细介绍。软件部分则完成了主程序模块、视日运动轨迹跟踪模块、太阳光斑图像跟踪模块、图像处理算法的设计以及跟踪误差分析。经硬件和软件联合调试验证,本文设计的太阳跟踪控制系统的研究思路、跟踪控制方式、硬件设计、软件设计和图像算法设计均是切实可行的,系统具有结构简单、跟踪精度高、可靠性强等特点。本文的最后对所做的工作进行了总结,提出了系统设计中的不足之处,并对下一阶段的改进工作进行了展望。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 1 绪论 8-16 1.1 选题背景 8-9 1.2 研究目的和意义 9-10 1.3 太阳跟踪器国内外研究现状 10-13 1.4 本文主要研究内容 13-14 1.5 本文组织结构 14-16 2 太阳跟踪控制系统的总体设计 16-25 2.1 太阳位置的确定 16-17 2.2 跟踪方式设计 17-18 2.3 系统总体设计 18-20 2.4 关键器件选型 20-24 2.5 本章小结 24-25 3 太阳跟踪控制系统硬件设计 25-44 3.1 图像采集模块设计 25-36 3.2 控制执行模块设计 36-41 3.3 其他模块设计 41-43 3.4 本章小结 43-44 4 太阳跟踪控制系统的软件设计 44-64 4.1 系统软件的开发环境及总体结构 44-46 4.2 视日运动轨迹跟踪软件设计 46-47 4.3 太阳光斑图像跟踪软件设计 47-49 4.4 图像处理算法设计 49-57 4.5 跟踪误差分析 57-63 4.6 本章小结 63-64 5 系统调试和结果 64-69 5.1 实验数据测量 64-67 5.2 数据分析 67 5.3 误差分析 67-68 5.4 本章小结 68-69 6 总结与展望 69-71 6.1 全文总结 69-70 6.2 下一步工作展望 70-71 致谢 71-72 参考文献 72-75 附录1 读硕士学位期间发表的论文目录 75
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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