基于太阳视运动规律的光伏开环跟踪系统

光伏开环跟踪具有成本低、安装调试简单的优点,但在精度上要低于闭环系统.在分析了跟踪误差对光伏能量影响的基础上,通过公式计算出太阳的仰角和方位角,从而确定太阳的视坐标,应用AT89C52单片机进行光伏开环跟踪,通过Protues软件仿真,并将结果和天文数据比较.结果表明,开环跟踪系统具有误差小,计算速度适合于光伏跟踪.

高动态环境下联合开环捕获和闭环跟踪的载波同步算法

针对高动态环境下载波同步困难和跟踪精度低的问题,提出联合开环捕获与闭环跟踪的高动态载波同步算法。首先,该算法通过开环捕获得到多普勒频率偏移及多普勒变化率偏移的粗估计,将剩余多普勒频率偏移和变化率偏移控制在一个较小的范围内。其次,在载波跟踪阶段采用三阶锁相环(PLL)对剩余多普勒频率偏移和变化率偏移进行跟踪。提出的算法同时具有快速捕获与精确跟踪的良好特性。最后,通过Matlab仿真对同步算法进行验证。仿真结果表明,当信噪比为8 d B,归一化多普勒频率偏移和多普勒变化率偏移分别在(-0.25,0.25)和(-10-4,10-4)范围内时,该算法的误码率相比理论值仅损失0.7 d B。

COSMIC计划及掩星数据误差分析

掩星观测资料的误差特性是GPS气象学研究的热点之一,COSMIC(the Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate)计划在技术上做了很多改进,包括采用"开环"跟踪技术,以改进对低对流层掩星信号的跟踪能力,从而减小掩星数据的反演误差。本文采用2006年7月29日至12月31号的COSMIC掩星数据与全球探空资料进行对比,统计了掩星数据在不同地区、不同高度层的分布以及其折射率的误差特性,结果表明:(1)与探空资料匹配后的掩星事件主要集中在中纬度地区陆地上;在垂直方向5km以上,掩星探测趋于稳定。(2)"开环"技术的应用修正了以前掩星计划中出现在低对流层的折射率负偏差,但是却引进了折射率正偏差。在低纬地区,这种正偏差最大,在地表到1km范围内达到0.6%;随着纬度增加,正偏差减小,在中纬度地区10km以下最大值为0.3%;到高纬度地区,正偏差减小到0.2%以内。

Preisach逆补偿的GMA精密轨迹跟踪与实验优化

针对超磁致伸缩执行器(GMA)的非线性迟滞,研究了开环条件下采用Preisach逆模型对参考轨迹实现精密跟踪的补偿方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型,详细推导了Preisach逆模型及其数值实现方法。采用FFT数字滤波方法对一阶回转下降曲线(FOD)实验数据进行优化处理,同时结合拉各朗日双线性插值方法,提高了在同等离散水平下Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度。在精密预测的基础上,通过Preisach逆模型实现了GMA对参考轨迹的精密跟踪。实验结果表明:在0~34μm,跟踪误差由补偿前的-14.7%^+11.2%减小到-2.9%^+2.7%。此外,FFT滤波和双线性插值算法可以明显提高Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度,基于Preisach数值逆模型的补偿算法可以有效消除由于GMA非线性迟滞造成的跟踪误差。实验同时指出,如果要进一步提高跟踪精度,还须结合反馈实现闭环控制。

考虑伪码跟踪误差影响的码片内多径分离研究

本文研究了考虑伪码跟踪误差影响的码片内多径分离技术。首先简要叙述了多径抵消技术的发展 ,然后基于多径监视思想给出了一种开环补偿多径抵消方法 ,随后详细分析了伪码跟踪误差对码片内多径分离结果的影响。仿真结果表明 ,采用这种开环补偿方法后 ,码片内多径分离结果得到不同程度的改善 。

和差信号校相残差对星载自跟踪系统的影响

星载自跟踪系统由于其特殊的工作环境,易产生和差信号的校相残差,从而影响系统跟踪性能,严重时甚至会导致跟踪无法收敛,因此,研究其对自跟踪系统的影响规律,具有实际工程指导意义。由于实际系统具有惯性延时、非线性等特点,无法使用纯数学方法分析和差信号校相残差对自跟踪的影响。本文采用了数学分析结合仿真分析的方法,首先使用数学方法分析了校相残差对无惯性延时理想系统的影响,得到了校相残差对跟踪轨迹、收敛速度的影响规律。然后,结合星载自跟踪系统负载跟踪速度较低的特点,建立并简化了自跟踪系统仿真模型。仿真结果显示,实际系统相对于无惯性延时的理想系统,校相残差的影响更显著,但跟踪轨迹、变化规律相同;同时也验证了理论分析的正确性。结论表明,随着校相残差从零逐渐变大,跟踪轨迹由直线收敛、螺旋收敛、圆形环绕变为螺旋发散直至直线发散;校相残差对自跟踪系统的影响大小主要由控制系统惯性延时和开环增益决定,惯性延时、开环增益越大收敛速度越慢直至发散。

基于UKF的GNSS高动态载波跟踪环路设计与性能分析

对高动态环境下的全球卫星导航系统（GNSS）载波信号跟踪方法进行了研究，提出了一种基于无迹卡尔曼滤波器（UKF）的开环载波跟踪方法。此方法采用四维相位估计模型提高跟踪精度，同时对估计值进行开环补偿以减少滤波器估计滞后性，并能够消除BPSK相位翻转对UKF造成的不良影响。通过模拟高动态运动下的GPS接收信号，从跟踪精度、失锁概率和误码概率三个方面，与基于UKF的闭环载波跟踪结构的环路性能进行了比较。结果表明，基于UKF的开环跟踪方法可显著提高相位跟踪精度，误差仅为基于UKF的闭环结构的50％，并具有更强的收敛性，可以降低环路失锁率，同时误码率提升1．5dB。

采用数字相位跟踪的光纤陀螺解调方案设计

干涉型光纤陀螺仪是一种基于Sagnac效应测量物体相对于惯性空间旋转角速度的光纤传感器。提出了一种采用数字相位跟踪的方式对光纤陀螺进行信号解调的方案,通过产生一个相位来跟踪旋转产生的Sagnac相移,从而解调出旋转角速度。数字相位跟踪采用坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法实现,占用逻辑资源少且运算速度快。经过在光纤陀螺的数字信号处理系统中进行实验验证,设计的解调方案可以对200°/s以下的转速进行有效解调,标度因数非线性度为1200 ppm,零偏稳定性为0.027°/h。

一种塔式太阳能热发电系统中定日镜跟踪控制装置及其控制方法

提出一种塔式太阳能热发电系统中定日镜跟踪控制装置及定日镜跟踪控制方法,采用开、闭环结合控制,开环粗略计算调整定日镜的位置,闭环校正,消除累积误差,直到精准跟踪。系统在控制周期内采用组合式控制算法,达到了定日镜的精准跟踪。跟踪反应速度,功耗和成本低,形成模块化结构。

双轴高精度太阳能自适应跟踪系统研究与设计

为对太阳能进行精确跟踪采集与开发利用,对太阳能自动跟踪采集技术和太阳能跟踪设备的结构设计和运行机理进行了研究,设计了一种基于PLC视日跟踪和DSP图像采集跟踪之间自动切换的跟踪方法。首先对PLC太阳位置单独控制跟踪方式进行阐述,然后利用图像处理器采集太阳光斑信息,最后通过DSP图像处理算法转换成太阳质心的偏转角度,反馈PLC实施精确跟踪。实验研究表明:该跟踪系统可以在视日跟踪和图像跟踪的开环和闭环之间自动切换,跟踪系统软硬件系统协调配合,技术人员能够随时查阅跟踪系统实时监控数据,跟踪系统精度可达±0.03°,同时为下一步极端天气状况下,设备升级改造奠定良好的基础。

电站级水平跟踪系统的设计与分析

在准赤道坐标系统下,详细讨论了光伏跟踪系统的最佳跟踪角度。给出了具有方位角和坡度偏差校正功能的最佳跟踪角度的表达式。提出了准赤道坐标系统下的Back-Tracking的跟踪算法。利用该坐标系统计算出的太阳位置与MICA水平坐标系数据对比,误差在0.7°内。基于上述最佳跟踪角度,开发了1套可适应不同地形、容积可变的电站级水平光伏跟踪系统,并详细讨论了系统的跟踪策略,在中国6个典型性气象地区对该系统进行了性能分析与讨论。相对于固定安装系统,该系统在无Back-Tracking算法情况下可平均提高21.85%,在具有Back-Tracking算法情况下可平均提高24.71%。

基于数字移相器的逆变器系统相位跟踪控制

针对光伏分布式电源并网系统中的相位跟踪控制问题,分析了数字锁相环控制技术存在的缺点,提出一种基于数字移相器的相位跟踪控制方法。实验利用MSP430产生SPWM信号合成正弦波模拟光伏逆变电源系统。采用基于数字移相器思想的开环控制方式,实现了无误差频率跟踪,高精度的相位跟踪。实验结果表明,该方法控制速度快、精度高。

光电跟踪测量系统的动态成像分辨率分析及优化设计(英文)

光电跟踪测量系统的测量精度与成像质量受成像系统动态分辨率的影响。成像系统动态分辨率受光电跟踪测量系统跟踪精度的影响。分析与试验表明,光电跟踪测量系统的动态成像分辨率主要取决于静态分辨率和跟踪精度;工作过程中的光电跟踪测量系统的动态成像分辨率比光电跟踪测量系统的静态成像分辨率低;与传感器的积分时间相比,高频目标与低频目标对动态成像分辨率的影响模型不同;在传感器积分时间、目标的运动状态及对动态分辨率要求确定的条件下,可对静态成像分辨与控制系统进行优化设计。

基于双阀调节的稳压腔开环-闭环复合控制方法

为保障大型空气管路试验台的整体性能,采用双阀调节的稳压腔系统实现压力的精准控制,提出了一种基于双阀调节的稳压腔开环-闭环复合控制方法。首先,构建包括蝶阀开环控制和套筒阀闭环控制的虚拟控制器,通过放气总流量将虚拟控制器和稳压腔组合,建立稳压腔开环-闭环复合控制结构。其次,依据该控制结构设计控制器,其中开环控制器引入跟踪微分器用以求解压力变化率并规划指令压力的过渡过程,基于此,根据容腔压力微分方程计算蝶阀放气流量,进而考虑蝶阀动态并反求蝶阀液压缸位移指令;依据稳压腔线性模型、套筒阀模型构建闭环控制回路,并设计闭环PI控制器。最后,开展伺服跟踪性能及抗干扰性能的仿真验证,其中,压力阶跃响应的超调量为0.89%,稳态误差低于0.03%,外界干扰流量大范围变化的情况下,稳压腔压力波动低于0.5%,压力偏差低于0.75kPa,表明本文提出的方法能够有效协调蝶阀和套筒阀的动作,实现稳压腔的压力精准控制。

激光多普勒测速频率跟踪仪

一、激光多普勒测速及多普勒讯号的特点双散射型激光多普勒测速仪的原理如图1所示,山分束器将激光束分为两路,当聚焦透镜把两束光以0角会聚后,在焦点上将形成明暗相间的干涉条纹区,如图2(a)所示。

前馈复合控制在提高遥测跟踪性能中的应用

由于Ka频段遥测设备天线波束较窄,存在高速飞行目标跟踪困难的问题,通过对遥测设备跟踪需求分析,研究了前馈复合控制在遥测跟踪中的应用,计算出前馈复合控制中开环增益的合理取值,改善了遥测设备跟踪高速飞行Ka频段目标时跟踪迟滞情况,缩短了捕获目标需要的时间,提高了设备成功捕获、平稳跟踪目标的能力。

星基GNSS掩星事件预报方法分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)星基掩星观测时长通常仅有几十秒,特别是在升星掩星观测中,需要快速实现负高度角卫星信号的捕获跟踪,才能获得及时有效的掩星观测时长的问题,基于先验轨道信息辅助的开环跟踪技术,提出一种基于切线高度的掩星事件快速预报方法,以辅助掩星接收机快速捕获和跟踪GNSS掩星信号,从而保证掩星观测数据质量和有效观测时长:对地球局部曲率中心进行修正,得到更为精准的切线高度;然后设置掩星事件的判决条件,采用极值的方式快速预报出符合阈值的掩星事件;最后对全球内曲率中心和曲率半径进行分析。实验结果表明,曲率中心的修正距离最大值可至45 km,曲率半径波动范围可达到65 km,足以影响掩星探测的准确预报。基于气象、电离层和气候星座观测系统(COSMIC-2)实测数据的仿真结果表明,掩星预报的全球定位系统(GPS)掩星漏报率低于3%,格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)掩星漏报率约14.5%,且预报掩星开始时间大多提前5~10 s;证明基于切线高度的掩星预报方法能够有效地应用于星基掩星事件的预报,以辅助接收机准确捕获和跟踪信号,提升掩星观测资料的数据量和有效观测时长。

步进电机期望控制脉冲的无抖动输出方法

为了提高步进电机在开环控制情况下的速度跟踪控制性能,提出了基于脉冲周期控制参数值条件更新的期望脉冲无抖动输出方法。首先,根据相邻时刻的两个期望脉冲周期值间的数学关系,构建了全时域的时序分析模型,分析了脉冲抖动输出现象;然后,归纳总结了脉冲无抖动输出的控制参数值更新条件;最后,根据归纳总结的控制参数值更新条件,采用超高速集成电路硬件描述语言,构建了脉冲无抖动输出的控制器知识产权(intellectual property,IP)核。理论分析结果和实验结果均表明,该方法能够有效解决因控制参数值无约束更新而导致的脉冲抖动输出问题,进而有利于提高步进电机期望速度跟踪控制性能。

旋转条件下非连续卫星导航信号处理技术

针对传统卫星导航技术无法估计旋转载体的转速,且旋转导致的卫星信号非连续性使得定位和转速估计更加困难的问题,提出一种基于多天线结构的开环跟踪与差分卡尔曼滤波相结合的跟踪定位方法,并利用相邻天线间的多普勒频率差值实现载体转速估计。同时,利用开环结构无反馈回路和快拍方式工作的特点实现对非连续信号的跟踪。差分卡尔曼滤波以相邻历元间差分值进行建模,消除原始观测量中公共偏差,实现跟踪信息的融合滤波和定位。最后,利用相邻天线间共视卫星的多普勒频率差值实现载体转速估计。基于模拟信号和实际信号的实验结果表明,所提算法能够实现对卫星信号的持续跟踪,并且获得高精度的定位结果,对转速的估计误差的标准差不超过1 rps。

CCSDS建议的再生伪码测距性能分析

CCSDS(国际空间数据系统咨询委员会)于2009年3月发布了伪码测距的蓝皮书,规定了再生伪码测距的技术要求。我国正在研制的深空应答机和深空站测控设备要求具备再生伪码测距功能,同时为了实现国际联网,伪码测距系统需满足CCSDS建议的要求。为给我国深空测控设备伪码测距系统的研制提供设计依据,通过分析伪码特性和伪码捕获跟踪方法,推导得到伪码测距的捕获性能和跟踪性能。分析得到的性能与CCSDS建议书一致,可作为我国深空应答机和深空站测控设备伪码测距系统设计的参考。