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太阳能作为新能源发展的热点,近年来受到越来越多的关注。利用太阳能代替传统能源工作,在日常生活中已经渗透到各行各业,太阳能的使用可以实现能源的可持续发展。但目前太阳能利用水平低,无法将其能量最大化使用,如何提高太阳能的利用率是当前的主要研究方向。针对这一问题,本课题设计了一种将日历跟踪和图像处理相结合的混合式太阳自动跟踪控制系统。主要工作内容如下:1、提出了太阳自动跟踪控制系统设计的总体方案。设计了以ARM处理器和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)为控制核心,利用日历跟踪与图像处理跟踪相结合的混合跟踪方式,实现斯特林碟架对太阳的自动跟踪。系统初始采用太阳位置算法(Solar Position Algorithm,SPA)实现对太阳的粗跟踪;当太阳光斑进入摄像头视场范围后,使用互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)图像传感器采集太阳图像并反馈给ARM处理器,计算出太阳跟踪角度误差;PLC控制器根据获取的误差角度控制电机转动碟架,实现对太阳的高精度跟踪。2、给出了太阳自动跟踪控制系统的硬件和软件设计。硬件设计的内容为系统硬件总体设计、日历跟踪模块、图像处理模块、执行机构模块以及调控模块。对系统使用的PLC控制器、ARM处理器、CMOS图像传感器、触摸屏等工控器件的性能和电路设计等情况进行了具体介绍。软件部分主要是系统的主函数设计、TIAPortal软件平台的SPA程序块、基于Linux系统的Qt Creator软件编写的图像处理算法以及上位机调控界面的软件设计。3、设计了太阳自动跟踪控制系统的实验平台。进行长期实验监测,对运行过程进行拍照和数据采集。监测结果表明上位机的数据采集功能以及调控功能正常,碟架可长期稳定运行,太阳自动跟踪控制系统整体跟踪精度可达±0.05°。本文通过理论介绍和实验验证,证明了设计的日历跟踪和图像处理相结合的混合跟踪差消除,有效提高了太阳跟踪精度和运行稳定性。