автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка автоматических систем управления мобильных солнечных энергетических установок в условиях длительного затенения

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ЗАТЕНЕНИЯ

Специальность: 05.13.06. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в приборостроении)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2010 г.

003492765

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматического управления и контроля» в Московском Государственном Институте Электронной Техники (Техническом университете).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Батырев Евгений Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Трояновский В.М.

кандидат технических наук Трубников В.Ю.

Ведущее предприятие: ОАО «НИИ точного машиностроения»,

г. Москва.

Защита состоится « Я/ Ь » 2010 года в __:_часов на

заседании диссертационного совета Д.212.134.04 при Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ.

Автореферат разослан « » Ф^ЬрсыА 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Погалов А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Истощение ископаемых энергоресурсов и нарастающие трудности решения экологических проблем развития энергетики приводят к необходимости поиска новых, нетрадиционных методов получения энергии. Среди них наиболее перспективным является фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии. Преобразование энергии солнца в электрическую энергию является весьма актуальной задачей, поскольку солнечная радиация - это неисчерпаемый источник экологически чистой энергии. Метод преобразования солнечной энергии (ее пиковая плотность потока достигает 1 кВт/м2) в электрическую энергию с помощью полупроводниковых солнечных элементов является в настоящее время наиболее разработанным в научном и практическом плане. Он широко используется в системах энергопитания космических аппаратов и получает все большее применение в наземных условиях для обеспечения электроэнергией автономных потребителей.

Актуальность диссертационной работы заключается в создании мобильных автоматических солнечных энергетических систем для разных географических и климатических условий. Это требует глубокой проработки и решения сложных проблем, в частности, экстраполяции при слежении за солнцем и ориентации фотоэлементов в условиях длительного затенения, различного географического местоположения и календарного времени года.

Мобильная энергетическая установка особенно необходима для информационных и бытовых приборов в местах удаленных от крупных населенных поселков, в горных местностях. Мобильные установки могут служить также для питания маломощных двигателей, например, для маломерных судов, когда доставка топлива и других источников энергии затруднительна.

Ориентация солнечных панелей на солнце с помощью устройства автоматического слежения позволяет увеличить суммарный ток фотоэлементов на 80%.

Установка должна размещаться в местах с обилием солнечных дней даже при наличии возможного непрерывного затенения облаками, горами, «роениями до 2-3 часов без потери слежения за солнцем. Установка должна быть автономной, перевозимой на сухопутном и морском транспорте.

Разброс углов при развертывании установки на местности, привяз- -ки по углам ориентирования относительно начального положения солн-

да не должно выходить за пределы ±15". Далее установка должна работать в автоматическом режиме.

Наибольшая скорость углового вращения солнечных батарей 0,6

рад/мин в пределах 180°.

Проблема создания автоматизированной солнечной энергетической установки имеет несколько аспектов: это проблема выбора конструкции, эффективных преобразовательных элементов, измерения меняющихся углов положения солнца и автоматического слежения за ним в условиях возможного длительного затенения, проблемы электропривода и углового перемещения панелей с минимальным потреблением энергии, реализации алгоритмов управления.

Наиболее частой помехой для автономной работы солнечной установки является потеря режима непрерывного слежения под влиянием затенения солнца облаками на длительное время (до 2-3 часов).

При затенении солнца установка может оказаться неработоспособной по той причине, что с датчика угловых координат перестают поступать данные о положении солнца, а при появлении солнца угол направления на него превышает пределы диаграммы направленности углового датчика. В этом случае важнейшую роль играют возможности экстраполяции положения солнца на время затенения, а также выбор принципа действия, конструкции углового датчика, его диаграммы направленности, параметров электропривода, типа электродвигателя и других элементов системы слежения.

Экстраполятор служит для выработки сигнала точного слежения в замкнутом режиме и в разомкнутом режиме (на период прерывания при затенении солнца). Экстраполятор существенно влияет на переходные процессы системы. Это необходимо учитывать. В разомкнутом режиме система работает по запомненным сигналам экстраполятора.

Делью работы является разработка эффективных автоматических систем управления мобильных солнечных энергетических установок с минимальным потреблением энергии вычислительных средств в условиях длительного затенения.

В соответствии с указанной целью в работе решаются следующие задачи.

1. Выбор эффективных фотоэлементов и конструкции солнечных

батарей, удобных для транспортировки.

2. Выбор и обоснование базовых механических конструкций для

автоматической солнечной установки.

3. Разработка лепестковых датчиков угловых координат солнечной энергетической установки, обеспечивающих надежный режим слежения за солнцем.

4. Формирование диаграмм направленности угловых датчиков с линейной пеленгационной характеристикой в заданном интервале углов.

5. Синтез систем слежения с экстраполяцией-при заданных запасах устойчивости.

6. Разработка комбинированной системы управления автоматического слежения за солнцем в условиях длительного затенения.

7. Оценка точности управления и переходных процессов комбинированной следящей системы с разными порядками астатизма. Выбор наиболее приемлемой системы на всем интервале времени светового дня.

8. Разработка алгоритма и создание программы цифрового управления шаговым приводом следящей системы. Программа включает алгоритм нормировки входного сигнала, функции экст-раполятора и корректирующего фильтра шагового привода.

9. Выбор и разработка системы управления шаговым двигателем.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы теория непрерывных и дискретных систем автоматического управления, теория конечных автоматов, программирование на языке Си. Синтезирована конструкция угловых датчиков с заданной линейной диаграммой направленности. Проведены электрические и механические расчеты цифровых и аналоговых элементов автоматики, микропроцессоров и шагового привода, на основе которых синтезирована система в целом. Моделирование осуществлялось в программе МаИаЬ 7.0.

Научная новизна работы состоит в создании эффективной солнечной мобильной энергетической установки, обеспечивающей электрической энергией бытовые приборы, двигатели малой мощности на суше и для водного малоразмерного транспорта, цифровой автоматической системы управления угловым перемещением батарей солнечных панелей, автономно работающей в условиях длительного затенения с экстраполяцией угловой траектории солнца.

При создании установки получены следующие научные результаты.

1. Повышение эффективности преобразования приемником солнечной энергоустановки на 80% путем реализации слежения за траекторией солнца.

2. Синтез датчиков угловых перемещений с линейной пеленга-ционной характеристикой в пределах ± 15°.

3. Создание алгоритмов высокоточного управления для системы слежения за солнцем с экстраполяцией траектории движения в условиях непрерывного длительного времени затенения.

4. Создание принципа точного автоматического управления на основе экстраполяции с теоретически бесконечно высоким порядком астатизма. Реально с учетом точности и быстродействия вычислительных средств возможен астатизм системы до пятого порядка. Это подтверждено цифровым моделированием на Matlab 7.0.

5. Синтез экстраполятора третьего порядка, обеспечивающего точное слежение в замкнутом режиме без затенения солнца и в разомкнутом режиме во время затенения солнца на время до 2,4 часов.

6. Моделирование системы слежения с учетом затенения солнца с различными интервалами времени показывает, что ошибка слежения зависит не только от длительности затенения, но и от времени в течение суток.

Практическая значимость работы заключается:

- в создании эффективной мобильной энергетической установки, обеспечивающей слежение за солнцем в условиях длительного прерывания слежения при затенении солнца облаками при минимальных затратах энергии автоматической системы слежения;

- в создании датчика угловых перемещения с линейной пеленгаци-онной характеристикой в требуемых пределах углов слежения;

- в обеспечении необходимой точности слежения. Заметим, что ошибки слежения имеют место не только за счет переходных процессов начальных условий, но и в результате ошибок слежения при затенении солнца, когда система работает в разомкнутом режиме.

При больших ошибках слежения возможен срыв режима слежения. Заметим также, что чем вьппе точность, тем более плавно перемещается блок панелей, следовательно меньше затраты энергии электрического привода, меньше потерь за счет переходных процессов.

Рассмотрены различные виды экстраполяции от первого до шестого порядка включительно, и выбран наилучший вариант.

В нашем случае наиболее точной признана экстраполяция третьего порядка. Моделирование показывает, что при экстраполяции третьего порядка величина ошибки слежения за солнцем без затенения не превышает 0.13 градуса, максимальная ошибка при непрерывном затенении на 2,4 часа составляет 9 градусов.

Полученные результаты использованы в учебных курсах "Теория автоматического управления" и "Локальные системы управления".

Достоверность определяется моделированием в программном пакете МаНаЬ 7.0 системы автоматического слежения с экстраполятором и электроприводом в условиях возможного длительного затенения.

Исследовались системы слежения с астатизмом разных порядков от первого до пятого. Моделирование подтвердило правильность выводов теоретических исследований.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично. Главными из них являются:

- синтез автономной, автоматической установки, преобразующей солнечную энергию в электрическую из отдельных устройств. В целом установка достаточно надежна, эффективна и универсальна для использования в отдаленных и горных местностях, а также на маломерных речных и морских судах;

- разработка и обоснование конструкции лепесткового датчика угловых координат. Выбран метод локации солнца с равносигналь-ной зоной. Параболический лепестковый датчик выполнен из аморфного фоточувствительного материала и жестко укреплен на батареи панелей. Датчик состоит из двух пар симметричных лепестков. Сигналы с них обрабатываются согласно функции отношения разности сигналов от каждого лепестка антенны к их сумме по углу места и по азимуту соответственно. В зависимости от угла отклонения от оптической оси они образуют линейную пеленгацион-ную характеристику в заданных пределах;

- разработка и обоснование экстраполирующих устройств. Эти устройства определяют в значительной степени не только точность работы в замкнутом и разомкнутом режиме в процессе слежения, но и переходные процессы;

- экстраполятор служит для непрерывного слежения в замкнутом режиме и во время прерывания, когда система работает в разомк-

нутом режиме по запомненным сигналам экстраполятора. В ходе анализа рассмотрены фильтры экстраполяции от второго до шестого порядка с электроприводом. Выбрана экстраполяция третьего порядка. Результат - надежное слежение возможно при непрерывном затенении до 2,4 часа на всем участке времени суток;

- для углового перемещения батарей панелей выбраны трехфазные гибридные шаговые электродвигатели, потребляющие с усилителями мощности по каналам азимута и угла места не более 10% от максимальной электрической мощности батарей фотоприемника;

- научно обоснована логическая система управления шаговых двигателей;

- алгоритм управления реализован на двух микропроцессорах (по азимуту и углу места соответственно). Их энергопотребление незначительно (порядка 100 мА).

Внедрение результатов работы. Все работы по реализации теоретических исследований и внедрению проводились под руководством или при непосредственном участии автора. Предлагаемая солнечная установка в паре с аккумуляторами предназначена не только для бытовых целей, но может быть источником для маломощных двигателей на суше и на воде для малогабаритного транспорта. Полученные результаты при моделировании показали, что ошибки слежения даже при затенении на два часа находятся в пределах пяти градусов. Это приемлемая точность.

В результате проведенных исследований получены и выносятся на защиту следующие основные научные результаты:

- синтез системы солнечной установки из элементов, отдельных узлов и конструкций;

- разработка комбинированной системы автоматического слежения;

- синтез параболических лепестковых угловых датчиков на принципах равносигнальной зоны с линейной, в заданных пределах, пе-ленгационной характеристикой;

- формирование контура автоматического слежения солнечной установки в замкнутом и разомкнутом режимах с экстраполятором в условиях длительного затенения при заданных параметрах качества (точности, запасах устойчивости и переходных процессов);

- исследование принципов экстраполяции на основе полиномов высокого порядка (систем с астатизмом 2 6 порядка);.

- моделирование системы управления с экстраполяцией разных порядков при длительных, непрерывных затенениях солнца в течение

всего светового дня в программе МаЙаЬ 7.0;

- синтез цифровой системы управления шагового двигателя.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской межвузовской научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2007г.), Всероссийской межвузовской научно-технической конференции "Микроэлектроника и информатика" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2008г.), Научной сессии МИФИ (Москва, МИФИ, 2007г.), Всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2007 г.).

Публикации по работе. Основное содержание диссертации отражено в 12 опубликованных работах, в том числе 2 статьи в ведущих научных журналах входящих в перечень, утвержденный ВАК. Без соавторов опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и два приложения. Работа содержит 149 страниц основного текста, включая 68 рисунков, 5 таблиц, а также список используемой литературы из 72 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются общие проблемы, цели и задачи данной разработки. Рассматривается структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав.

В первой главе представлены существующие методы и конструкции солнечных энергетических установок, проанализированы их достоинства и недостатки. В результате выбран физический прототип, на основе которого спроектирована автоматическая солнечная энергетическая установка в условиях возможного длительного, непрерывного затенения. Автономная установка предназначена для питания информационных, бытовых приборов, для двигателей маломерного судна.

Во второй главе подробно описаны два базовых прототипа солнечных энергетических систем, используемых при создании автономной системы, техническое обоснование структуры системы, выбраны основ-

ные элементы солнечной установки на основе экспериментального исследования рабочего тока элемента солнечной батареи в зависимости от угла отклонения направления на солнце от вертикали плоскости солнечных батарей.

Наиболее приемлемой исходной конструкцией признана установка солнечной батареи Буркова JI.H., защищенная патентом 13.01.2005 года.

Механическая часть этой установки использована в качестве базы для создания автономной, автоматической системы с микропроцессорным управлением.

Установка прототипа состоит из вертикальной стойки, рамы и собственно солнечных батарей.

Панель рамы установлена на центральной стойке и может независимо поворачиваться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью двух дуг.

Такое выполнение панели расширяет ее технологические возможности: облегчает регулирование угла наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и механизирует очистку поверхности панели от пыли и атмосферных осадков, ухудшающих качество работы батарей.

Установка другого прототипа «Раскладная солнечная батарея Кирсанова Ю.Д. и др.» может служить прототипом для складной конструкции батарей автономной, мобильной установки.

Она состоит из одинаковых по размеру фотоэлектрических панелей, закрепленных в продольном направлении с промежутком на основе из гибкого материала в обрамлении с возможностью неоднократного складывания в сверток. Каждая фотоэлектрическая панель соединена с основой разъемными средствами фиксации. Обрамление выполнено из продольно и поперечно расположенных накладных элементов, соединенных с основой вдоль сторон фотоэлектрических панелей с возможностью отворота при смене фотоэлектрической панели.

Солнечные батареи панелей могут быть выполнены в трех комплектациях:

- из монокристаллического кремния,

- из поликристаллического кремния,

- из аморфного кремния.

В данной установке выбран наиболее эффективный солнечный модуль MSW- 100 из монокристаллического кремния, аккумулятор серии б GFM-38 Coslight свинцово-кислотный с электролитом, инвертор серии Штиль PS12/300 типа Он-Лайн с синусоидальной формой выходного напряжения, контроллер серии Steca Solarix с широтно-импульсной мо-

дуляцией тока заряда, микропроцессор типа AVR ATmegal69 и трехфазный гибридный шаговый двигатель серии FL42STH47-1204B.

В третьей главе разработан принцип определения угловых координат и датчик угловых рассогласований для автоматического слежения за солнцем в условиях длительного затенения и других помех. Работа солнечной энергетической установки зависит от положения солнца относительно поверхности панелей с фотоэлектрическими пластинами. Наибольшая эффективность солнечных батарей достигается, когда солнечные лучи падают на поверхность пластин вертикально, поэтому необходима система автоматического слежения и углового перемещения панелей фотоэлементов. В случае длительного затенения солнца облаками применена экстраполяция углов положения солнца. Угол отклонения от истинного положения солнца не должен выходить за пределы диаграммы направленности антенны. Более того, в целях экономии электроэнергии выгодно иметь высокую точность, чтобы обеспечить плавность перемещения платформы фотоэлементов, исключив нежелательные переходные процессы.

Система автоматического управления содержит антенную систему - датчик угловых рассогласований, экстраполятор и электропривод вращения рамы с фотоэлектрическими панелями и закрепленной антенной.

В качестве входного сигнала системы управления служит угловое положение солнца. Система имеет два независимых канала управления по азимуту и углу места соответственно. Плоская поверхность светочувствительных панелей с жестко закрепленной лепестковой антенной совершает вращательное движение в пределах 180° в течение светового дня с помощью автоматической следящей системы (1).

Функция, имитирующая угловое перемещение солнца имеет вид:

e(i) = [90-90cos(0.1-i)]-[l(i)-l(t-10)] . (1)

Наиболее благоприятный режим работы установки - непрерывное слежение в замкнутом контуре. В случае затенения солнца используется комбинированный режим слежения. На время затенения замкнутый режим слежения прерывается и включается разомкнутый режим слежения с помощью экстраполяции углового положения солнца на время затенения по запомненным фильтром экстраполяции координатам и ее производным. Когда затенение заканчивается, включается режим слежения по замкнутому контуру. Структурная схема контура управления приведена на рис. 1.

Входной сигнал н

Помехи

Д.

Блок

прерывания

Экстраполятор

Корректирующий фильтр

Выходной сигнал

Электропривод и объект управления

Рис. 1, Структурная схема автоматического слежения солнечной энергетической установки

На этом рисунке входной сигнал - положение солнца по углу места (по азимуту), помеха - затенение солнца тучами. В результате автоматическое слежение по замкнутому режиму прерывается. Это имитируется на схеме с помощью блока прерывания.

Датчик сигналов ошибки слежения по углам является одним из основных элементов системы автоматического ориентирования фотоэлектрических панелей энергетической установки в направление на солнце. В целом задача определения углов является пространственной. Мы ограничимся двумя координатами: по углу места и по азимуту. Важнейшим элементом автоматической системы слежения за положением солнца является-антенна - датчик угловых координат по азимуту и углу места соответственно.

Рассмотрим схему суммарно-разностного формирователя ошибки в плоскости (рис. 2(а)). В результате суммирования и вычитания парциальных сигналов антенны и01 {{) и %2(0 на выходе формирователя образуются суммарный и разностный мд(?) сигналы. Диаграмма

направленности формируется с помощью вычислителя - микропроцессора как отношение разностного сигнала к суммарному.

Рис, 2(6). Профиль лепестка параболической антенны

Рис. 2(а). Угломерный датчик в системе слежения за солнцем

Параболическая антенна состоит из четырех одинаковых лепестков - фотоэлементов. На рис. 2(6) показан профиль одного лепестка парабо-

лической антенны с параметром р и радиусом раскрытия Я. В зависимости от угла падения луча а на поверхность фотоэлемента данной гипотетической антенны меняются токи на ее поверхности. Парабола имеет параметр р и радиус раскрытия 7?. Эффективная площадь фотоэлемента определяется как произведение площади 5 поверхности фотоэлементов антенны на синус соответствующему данному элементу поверхности угла падения солнечного луча а, т.е. если антенна направлена на солнце.

Зэф=Б-5та (2)

В противном случае угол будет меняться на величину отклонения оптической оси от направления на солнце. Основные требования к пег ленгационной характеристике диаграммы направленности - ширина порядка ±(20-25) градусов и линейность в этих пределах. Требование линейности обусловлено применением экстраполяции. Любая нелинейность вносит ошибки в результате экстраполяции. Ширина и область линейности пеленгационной характеристики зависит от диаграммы направленности каждого лепестка, а те, в свою очередь, - от соотношения параметра параболы р и радиуса раскрытия Я.

Примем Я = 2р . В общем случае, когда антенна не направлена на солнце, а имеет улол отклонения (р от оси параболы (от оптической оси антенны), ток, наводимый солнечным светом в фотоэлементе, будет равен:

/ = Х-5-8ш(а + ?0, (3)

где 5 - площадь фоточувствительного элемента, К - чувствительность элемента (размерность - шА , на единицу шгощада фотоэлемента). Для расчетов эффективной площади необходимо знать углы падения лучей а на параболическую поверхность в зависимости от расстояния элемента от центральной точки параболы. Углы падения лучей а на поверхность параболы (рис. 2(6)) равны:

а = агссоэ-р^ ^ (4)

А/*2'+(2 Р?

Рассмотрим конструкцию антенны более подробно. Параболическая антенна состоит из четырех попарно симметричных лепестков. На рис. 3. представлен лепесток в проекции плоскости раскрыва параболической антенны.

Рис. 3. Проекция лепестка антенны на поверхность раскрыва

Для удобства расчетов поверхность лепестка антенны условно'раз-бита на пять полос (рис. 3).

При освещении антенны с направления оптической оси, каждый сектор находится под утлом падения лучей ап.

Суммируя произведения площадей полос секторов антенны на соответствующие значения, функций, согласно формуле (3)для каждого сектора, получим эффективную площадь сектора БЭфП. Суммируя эти

площади, получим эффективную площадь лепестка антенны , а затем

и диаграмму направленности.

Разность величин сигналов фотоэлементов противоположных лепестков антенны, нормированных суммой этих сигналов, формируют пе-ленгационную характеристику лепестковой антенны. Она представлена на рис. 4.

Рис. 4. Пеленгационная характеристика углового датчика

Угловой датчик выполнен путем напыления аморфного светочувствительного материала на основе, повторяющей профиль параболы и конструктивно крепится на раме панелей фотоэлементов. Размеры его

им

Зона линейности

\

выбираются так, чтобы обеспечить достаточную величину тока фотосинтеза для удовлетворительной работы входного электронного усилителя и аналого-цифрового преобразователя.

Экстраполятор служит для выработки точного слежения в замкнутом режиме и для экстраполяции сигнала во время прерывания. Система в это время работает в разомкнутом режиме по запомненным сигналам экстраполятора. Корректирующий фильтр обеспечивает необходимые переходные процессы и устойчивость контура. Электропривод вращает объект управления с фотоэлектрическими приемниками.

В четвертой главе описан выбор и обоснование электрического привода солнечных батарей. В этой главе рассмотрены электрические параметры и механические характеристики объекта управления - батареи панелей солнечных модулей. Размеры рамы батарей (4,2 х 2,2) м2. Определены моменты инерции, моменты нагрузки на двигатель; передаточное число редуктора выбрано с учетом механических характеристик и электрических параметров шагового двигателя.

Шаговый двигатель выбран среди других видов двигателей по причине более высокой точности углового перемещения в условиях затенения солнца, когда цифровая система работает в разомкнутом режиме.

В этой гааве представлена система цифрового управления шаговым двигателем.

Шаговый двигатель преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Общая схема управления шаговым двигателем показана на блок - схеме рис. 5.

Ситал Шаговый

перемещения двигатель

Рис. 5. Схема управления шаговым двигателем

Функции входного контроллера выполнены на микропроцессоре и служат для преобразования амплшудно-модулированного сигнала в цифровой форме в сигнал с переменной частотой. Логический блок формирует сигналы управления шаговым двигателем по фазам. Шаговый двигатель осуществляет вращательное движение в форме одношаго-вого отклика на комбинацию импульсов по фазам двигателя, следующим в определенной последовательности. Частота последовательностей ком-

бинаций по фазам определяет скорость пошагового вращения оси двигателя.

Схема двунаправленного движения показана на рис. б.

гШ

с ^ а

\-Акл т

т

^ГЙ-Фаза 1 ^10-Фаза 2

^ ^&}-Фаза 3

Х2 '—'

(а)

(б)

Рис. 6(а). Логическая схема управления для трехфазного шагового двигателя, (б). Включение фаз шагового привода

На этом рисунке сигнал у=1 - вращение по часовой стреже, у=0 -вращательное движение против часовой стрелки, т.е. входными сигналами являются ху = х1 и ху = хО . В результате анализа схемы с помощью композиции двух структурных автоматов - Ж - триггеров получен обобщенный граф (рис. 7.).

Рис. 7. Граф перемещения импульсов состояний по фазам

Состояние является "запрещенным". Если автомат случайно попадает в это состояние, он автоматически из него выходит.

На этом 1рафе показано вращение по часовой и против часовой стрелки, что подтверждает достоверность утверждения о работе схемы в качестве реверсивной схемы управления вращением ротора двигателя

без ошибок и пропуска шагов.

В пятой главе представлено формирование цифровой системы автоматического управления автономной установки, включая экстраполяцию процесса слежения на время затенения солнца.

Экстраполирующее устройство играет важную роль, особенно на период времени затенения солнца, когда сигнал ошибки равен нулю, т.е. контур фактически разомкнут, а слежение должно продолжаться по сигналам этого устройства.

Экстраполирующее устройство влияет не только на точность слежения в замкнутом и разомкнутом режиме, но также и на переходные процессы, поэтому, когда система анализируется в целом, то учитываются все элементы системы слежения.

Чтобы понять принцип экстраполяции обратимся к дискретным системам с постоянным интервалом дискретности Т. Экстраполирующая дискретная следящая система - особый тип системы, на выходе которой воспроизводится непрерывный сигнал, совпадающий в дискретные моменты времени с входным сигналом. В процессе слежения система строит полином, в данном случае выбираем степенной полином Ньютона. При помощи полинома производится экстраполирование, предсказывание будущего значения входного сигнала. Для генерации полтома обычно применяются интеграторы при их параллельно-последовательном соединении. Последовательное интегрирование требует введения поправочных коэффициентов вида факториалов. Рассмотрим это на примере полинома третьего порядка.

В отличие от интерполяции, нас интересует поведение сигнала за пределами интервала наблюдения, поэтому постановка задачи несколько изменится. Будем требовать от системы, чтобы выходной сигнал проходил через четыре предыдущие точки (рис. 8.).

М

_I_I_1_I_I_

г-4Т изт (-2Т 1-Т t *

Рис. 8. Иллюстрация процесса экстраполяции

В момент наблюдения t = 0 в системе возникает ошибка, равная разности между входным и выходным сигналами.

е(О = £(О"*(О = в0 (5)

Допустим, что на выходе экстраполирующей системы генерируется сигнал, задаваемый полиномом, который в точности совпадает с входным сигналом g(t) в моменты времени С-Т,(- 2Т, £ - ЗТ, ¡-АТ (6),

х(0 = а0£3 + ах12 + а21 + аъ (б)

тогда, в соответствии с методом Ньютона имеем полином экстраполяции

или

+Г

IТ2) { 6Т )

+ ей

(7)

При реализации экстраполирующего полинома на интеграторах с коэффициентом усиления Я" имеем напряжение ошибки.

и,(0 = Г

к3Т3

+г

2е0 Ц2Г2

+ 1

6 кТ) 0

(8)

В результате получена структурная схема экстраполирующей системы, рис. 5, при условии: кТ=1.

фту

Рис. 9. Дискретная экстраполирующая система третьего порядка

Передаточная функция разомкнутой системы -

7«лл= 1 ,11 г | ^{г +1) [ г(г2 + 4г +1) 2 — 1 6 (2-1)2 (г-1)3 б(2-1)4

Передаточная функция замкнутой системы

Ф* = 4г~1 - 6г~2 + 42_3 - г-4 (10)

Из этих формул следует, что импульсная переходная функция имеет конечное число импульсов, т.е. система устойчива и имеет астатизм четвертого порядка.

Путем предельного перехода, устремляя Т к нулю, получим

. 653 +Ш2 +125 + 6 =-71-

В контуре управления с электроприводом одно интегрирование реализуется электродвигателем, поэтому фильтр экстраполяции третьего порядка имеет порядок интегрирования на единицу меньше и равен

/ч 653 + Ш2 +12^ + 6 Жэ(в) =--5-

05

Аналогично получены экстраполирующие фильтры первого порядка:

5 + 1

252 +35 + 2

второго: }¥3 (5) = 2

1254 + 2553 + 35У2 + 305 +12

четвертого: ГГэ(я)= , ,

125

и пятого порядка:

ч 120л5+27454+25053 +51052+3605 + 120

1¥э(з) =-р-.

1205

В ходе анализа по результатам моделирования были рассмотрены фильтры экстраполяции от второго до шестого порядка в контуре с электроприводом. Переходные процессы приведены на рис. 7. Электропривод представлен апериодическим звеном с интегрированием и ограничением по скорости. Корректирующий фильтр электропривода выбран в виде форсирующего звена со сглаживанием вида

1+2>

, где Г) > Т2

(И)

1+2^

В результате устойчивыми системами оказались системы с астатиз-мом до пятого порядка. Однако приемлемые переходные процессы без длительных колебаний есть только у систем с астатизмом до четвертого порядка включительно. Она показана на (рис. 10).

а £

0

1

|оА>

8оорИ1

ЕК-

853

0

п ■

1

1п1едг»1о|0 [»¡^щ П11»г

Рис. 10. Структурная-схема моделирования с фильтром экстраполяции

третьего порядка

На этом рисунке передаточная функция корректирующего фильтра представлена формулой

1 + 0.35

кф

(12)

1+0.015

Входной сигнал системы - угловое положение солнца и максимальная ошибка слежения в течении светового дня при непрерывном затенении на 2,4 часа изображен на рис. 11(а) и рис. 11(6) соответственно.

<*(град.)| £'(град.)|

200 160

6 8,4 10,8 13,2 15,6 18 ;(час)

Рис. 11(а). Входной сигнал (угловое положение солнца)

6 8,4 10,8 13,2 15,6 18 /(час)

Рис. 11(6). Ошибка слежения при затенении на 2,4 часа

Величина ошибки слежения без затенения солнца на всем интервале светового времени не превышает 0.13 градуса.

Наихудшие условия работы - при затенении в интервале времени от 9 часов до 12 часов. Наибольшая ошибка достигает девять градусов (см. рис. 11(6)).

Частотные амплитудная и фазовая характеристики приведены на рис. 12.

Рис. 12. Амплитудно-фазовые частотные характеристики

Из анализа частотных характеристик видно, что запасы устойчивости по фазе - порядка шестидесяти трех градусов и по амплитуде - порядка двадцати децибел.

Перерегулирование составляет порядка 6%, что вполне приемлемо.

В результате анализа пришли к выводу, что система удовлетворительно работает в течение всего светового времени при затенениях солнца до двух часов сорока минут.

Функции экстраполяции и корректирующего фильтра реализуются с помощью микропроцессора АУЯ АЬг^а с минимальным набором периферийных средств. Программа алгоритма управления составлена на языке СИ.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и научные результаты.

В приложениях представлены энергетические диаграммы радиации солнца по временам года на различных территориях земного шара и акты использования результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Автоматическая ориентация фотоэлементов на солнце позволяет увеличить КПД энергетической установки на 70%. Это служит обоснованием для автоматического слежения за солнцем.

2. Разработан высокоточный угловой датчик слежения за солнцем с линейной пеленгационной характеристикой в пределах рассогласования направлений оптической оси относительно солнца в

диапазоне ± 25° при длительном, непрерывном затенении.

3. Разработан метод экстраполяции в непрерывном режиме, позволяющий получить теоретически систему с бесконечно высоким порядком астатизма. Однако практически, при настоящем уровне вычислительных средств по точности и быстродействию, возможна система с астатизмом только до пятого- шестого порядка.

4. В данной работе признана наилучшей система слежения при затенении солнца до двух часов сорока минут с экстраполяцией третьего порядка (с астатизмом четвертого порядка).

5. Точность слежения без затенения солнца - 0.15 град.

6. Максимальная ошибка слежения при непрерывном затенении солнца на два часа сорок минут составляет 9 градусов.

7. Алгоритмы управления реализованы в виде программ на языке СИ с последующей трансляцией в микропроцессор типа АУЛ.

8. В период времени затенения солнца система работает в разомкнутом режиме слежения по сигналам экстраполятора, поэтому для повышения точности слежения применена цифровая система управления с шаговым двигателем.

9. Электропривод имеет два независимых канала управления (по азимуту и углу места соответственно).

10. Система управления с шаговыми приводами потребляет не более 10% от общей энергии установки.

11. Ток максимальной мощности батареи - 54 А, номинальное напряжение -12 В.

12. Ориентировочный вес установки с аккумуляторами порядка -200кг.

13. .Максимальная скорость вращения солнечных батарей (в режиме частота приемистости шагового двигателя) 0.6 рад/мин.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Батырев Е. В., Тхеин Лин У. Лепестковый датчик угловых координат солнечной энергетической установки// «Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА, №.4,2008», С. 72 - 73.

2. Батырев Е. В., Тхеин Лин У. Формирование контура автоматического слежения солнечной энергетической установки// «Научно-технический журнал "Оборонный комплекс", №.2,2009», С. 38-41.

3. Тхеин Лин У. Система управления шагового двигателя для перемещения солнечной рамы энергетической установки// «Научно-технический журнал "Естественные и технические науки" М.: Изд-во "Компания Спутник"", №.1,2009», С. 292 -295.

4. Тхеин Лин У. Исследование экстраполирующих дискретных систем// «Микроэлектроника и информатика - 2007. 14-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2007», С. 279.

5. Тхеин Лин У. Измеряемая угломерная система солнечной энергосистемы// «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем. Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция: Материалы конференции. - М.: МИЭТ, 2007», С. 167.

6. Тхеин Лин У. Электропривод угловых перемещений солнечных батарей энергетической установки// «Микроэлектроника и информатика - 2008. 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. -М.: МИЭТ, 2008», С. 216.

7. Тхеин Лин У. Исследование построения экстраполирующей дискретной системы и анализ динамической точности// «Моделирование, алгоритмизация и программирование при проектировании информационно-управляющих систем: Сборник научных трудов / Под ред, В. А. Бархоткина, - М.: МИЭТ, 2008», С. 46 - 51.

8. Тхеин Лин У. Экстраполирующая следящая система угловых координат солнечной энергетической установки// «НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ - 2008. Сборник научных трудов. В 15 томах. Т.13. Автоматизированные системы обработки информации и

управления. Электронные измерительные системы. М.: МИФИ, 2008», С. 111.

9. Тхеин Лин У. Формирование контура автоматического слежения солнечной энергетической установки без затенения солнца с помощью экстраполяции// «Научно-технический журнал "Актуальные проблемы современной науки". М.: Изд-во "Компания Спутник4", №.1,2009», С. 126-127.

10. Тхеин Лин У. Формирование системы управления энергоустановки в условиях помех в виде затенения солнца// «Научно-технический журнал "Техника и технология" М.: Изд-во "Компания Спутник1"", №.2,2009», С. 30 - 32.

'11. Тхеин Лин У. Синтез оптимальной системы управления и электропривода с переменной структурой грузового лифтового транспорта// «Методы и средства экологического мониторинга производств электронной техники: Сборник научных трудов / Под ред. В.К Каракеяна. - М.: МИЭТ, 2006», С. 216 - 223. 12. Тхеин Лин У. Угломерный датчик в системе слежения за солнцем и принципы его построения// «Научно-технический журнал "Актуальные проблемы современной науки" М.: Изд-во "Компания Спутник*", №.4,2009», С.338-339.

Подписано в печать:

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. Тираж экз. Заказ.

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ.

124498, г. Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

Введение

Глава 1. Автоматизированная солнечная энергетическая установка

1.1. Солнечные энергетические установки с концентратором

1.1.1. Гелиоэнергетическая установка с параболическим концентратором

1.1.2. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором

1.2. Солнечные энергетические установки на фотоэлектрических модулях

1.2.1 .Автоматизированная солнечная установка

1.2.2. Солнечная электростанция

1.2.3. Панель солнечной батареи конструкции Буркова J1.H.

1.3.Складывающиеся конструкции панелей

1.3.1. Складывающаяся конструкция панелей солнечных батарей Беркаля и другие

1.3.2. Раскладная солнечная батарея Кирсанова и другие

1.4. Корабли на солнечных батареях

1.4.1. Мобильная солнечная батарея на корабле

Выводы

Глава 2. Техническое обоснование структуры системы и выбор основных элементов солнечной установки

2.1. Экспериментальное исследование рабочего тока элемента солнечной батареи по углам

2.2. Исследование солнечной энергоустановки с фиксированными углами наклона батарей в пространстве

2.3. Автономная солнечная энергоустановка с автоматическим слежением за солнцем

2.4. Объект управления - солнечная батарея

2.5. Возврат солнечных батарей в исходное положение 66 Выводы

Глава 3. Датчик сигналов ошибки слежения по углам

3.1. Лепестковый датчик угловых координат солнечной энергетической установки

3.1.1. Угломерный датчик в системе слежения и принципы его построения

3.2. Расчет пеленгационной характеристики параболического фотоприемника

3.3. Алгоритмы и цифровые устройства формирования сигнала ошибки 78 Выводы

Глава 4. Выбор и обоснование электрического привода энергетических солнечных батарей

4.1. Объект управления. Электрические параметры и механические характеристики

4.2. Электродвигатель

4.3. Система управления шагового двигателя 86 Выводы

Глава 5. Разработка алгоритмов системы слежением за солнцем в условиях длительного затенения

5.1. Формирование контура автоматического слежения солнечной энергетической установки

5.2. Дискретные экстраполирующие системы

5.2.1. Генерирование полиномов

5.2.2. Принцип экстраполяции

5.3. Экстраполирующая система непрерывного действия

5.3.1. Экстраполирующий фильтр первого порядка

5.3.2. Экстраполирующий фильтр второго порядка

5.3.3. Экстраполирующий фильтр третьего порядка

5.3.4. Экстраполирующий фильтр четвертого порядка

5.3.5. Экстраполирующий фильтр пятого порядка

5.4. Формирование системы управления без затенения солнца

5.5. Формирование системы управления в условиях помех в виде затенения солнца

5.5.1. Система слежения с экстраполятором третьего порядка

5.5.2. Система слежения с экстраполятором второго порядка

5.5.3. Система слежения с экстраполятором первого порядка

5.6. Система управления с применением микропроцессора 124 5.6.1. Алгоритмы управления

5.7. Реализация алгоритмов управления

5.7.1. Компилятор языка С Code Vision AVR

5.7.2. Программатор

5.8. Программа цифровой обработки сигналов системы управления с шаговым приводом 133 Выводы

Актуальность темы

Преобразование и освоение солнечной энергии, наряду с нанотехнологией -один из важнейших приоритетов развития общества [25].

Солнечная радиация это неисчерпаемый возобновляемый источник экологически чистой энергии. На Землю попадает незначительная доля излучаемой солнцем энергии, причем 95% поступающей солнечной энергии - это коротковолновое излучение в диапазоне длин волн от 0,3 до 2,4 мкм. Верхней границы атмосферы Земли за год достигает поток солнечной энергии в количестве 5,6 Л О24 Дж. Атмосфера Земли отражает 35 % этой энергии, т. е. 1,9.1024 Дж, обратно в космос, а остальная энергия расходуется на нагрев земной поверхности (около 2,4.1024 Дж), испарительно-осадочный цикл (около 1,3.1024 Дж) и образование волн в морях и океанах, воздушных и океанских течений и ветра

22 '' (около 1,2.10 Дж). Мощность потока солнечного излучения у верхней границы

17 17 атмосферы Земли равна 1,78.10 Вт, а на поверхности Земли 1,2.10 Вт [8].

Плотность потока солнечной энергии у верхней границы атмосферы на поверхность, расположенную перпендикулярно направлению солнечных лучей, составляет 1353 Вт/м2 и называется солнечной постоянной, а среднее количество

О О энергии, поступающей за 1 ч на 1 м этой поверхности, равно 4871 кДж/(ч.м"). Вследствие вращения Земли вокруг Солнца по эллиптической орбите расстояние между ними в течение года изменяется в пределах 150 млн. км ±1,7%, а часовое ' 2 количество внеатмосферной солнечной энергии, поступающей на 1м нормальной поверхности, изменяется в течение года менее, чем на 7 % — от 4710 до 5036 кДж/(ч.м2).

Годовое количество поступающей на землю солнечной энергии составляет 18

1,05.10 кВт.ч., причем на поверхность суши приходится только 1/5 часть этой энергии, т.е. 2.1017 кВт.ч. (заметим, что 1 кВт.ч = 3600 кДж, а 1000 кДж = 278 Вт.ч.). К этому добавляются энергия ветра

1,58.1016 кВт.ч в год с мощностью

12

1,8.10 кВт) и другие косвенные виды солнечной энергии.

Без ущерба для экологической среды может быть использовано 1,5 % всей падающей на Землю солнечной энергии, т.е. 1,62.1016 кВт.ч в год (что эквивалентно

1 о огромному количеству топлива — 2.10 т условного топлива), при этом мощность потока энергии составляет 1,85.1012 кВт.

Распределение глобального потока солнечной радиации на поверхности земного шара крайне неравномерно. Количество солнечной энергии, поступающей

2 2 за год на 1м поверхности Земли, изменяется приблизительно от 3000 МДж/м на севере до 8000 МДж/м2 в наиболее жарких пустынных местах.

Среднегодовое количество солнечной энергии, поступающей за 1 день на

2 2 2 1м поверхности Земли, колеблется от 7,2 МДж/м на севере до 21,4 МДж/м в пустынях и тропиках. Среднегодовая плотность потока солнечного излучения

О О составляет 210—250 Вт/м в субтропических областях и пустынях, 130—210 Вт/м~ в центральной части СССР и 80—130 Вт/м2 на севере СССР. Пиковая плотность потока солнечной энергии достигает 1 кВт/м .

Истощение ископаемых энергоресурсов и трудности решения экологических проблем приводят к поиску новых, нетрадиционных методов получения энергии. Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии является одним из наиболее перспективных методов. Существенный недостаток этого метода связан с малой плотностью солнечного излучения у земли, что в сочетании с относительно высокой стоимостью полупроводниковых солнечных элементов приводит к значительным затратам при изготовлении солнечных энергоустановок [33].

Заметим, в последние годы приняты значительные меры по совершенствованию технологии и резкому увеличению объемов производства полупроводниковых солнечных элементов, что неизбежно приведет к их удешевлению.

Использование энергии от солнца для разных целей в современных условиях является весьма актуальной задачей. При использовании солнечных батарей энергия солнца напрямую преобразуется в электрическую энергию. Использование солнечного электричества имеет много преимуществ. Это чистый, тихий и надежный источник энергии.

Одной из характерных особенностей современного этапа развития человечества является быстрый рост энергопотребления. Электроэнергия представляет собой наиболее совершенный вид энергии, легко доставляемый потребителю и преобразуемый в другие виды энергии. Выработка электроэнергии традиционными способами путем сжигания топлива на тепловых и атомных электростанциях сопровождается химическим и радиационным загрязнением окружающей среды. При этом возникает также проблема «теплового загрязнения» Земли, поскольку сегодня бесспорным является заключение о том, что для предотвращения необратимых изменений климата планеты суммарная выработка энергии не должна превышать ~1 % от всей энергии, приходящей на Землю от Солнца. Возможности наращивания энергетического потенциала за счет строительства гидроэлектростанций ограничены гидроресурсами, а также необходимостью отчуждения под водохранилища значительных площадей плодородных земель. Решение проблемы управляемого термоядерного синтеза откроет человечеству доступ к неограниченному источнику энергии, однако, перечисленные выше недостатки в той или иной степени будут присущи и термоядерным электростанциям. Эти причины и вынуждают активно разрабатывать в настоящее время нетрадиционные способы получения электроэнергии.

Наиболее привлекательным является удовлетворение возрастающих энергетических потребностей человечества за счет возобновляемых источников энергии, в первую очередь за счет целенаправленного использования и преобразования энергии Солнца.

Солнечное излучение представляет собой практически неисчерпаемый источиик энергии. Оно поступает во все уголки земли и находится «под рукой» у любого потребителя. Спектр излучения Солнца близок к спектру абсолютно черного тела, нагретого до температуры -5800 К, что намного превышает температуру окружающей среды, при которой это излучение используется (-300 К). Последнее означает, что предельный термодинамический КПД преобразователя солнечного излучения может быть близок к 100 %. Таким образом, солнечное излучение является экологически чистым, доступным источником энергии, обладающим высоким энергетическим потенциалом [10].

Метод преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью полупроводниковых солнечных элементов является в настоящее время наиболее разработанным в научном и практическом плане. Он широко используется в системах энергопитания космических аппаратов и получает все большее применение в наземных условиях для обеспечения электроэнергией автономных потребителей.

Для преобразования солнечного света в электрическую энергию нужны солнечные фотоэлектрические модули. Существуют три типа солнечных элементов.

1. Монокристаллические (КПД 12-17%),

2. Поликристаллические и (КПД 9-12%),

3. Аморфные (КПД 6%).

Первые два типа имеют более высокие коэффициенты полезного действия (КПД).

КПД - это отношение электрической мощности производимой при работе фотоэлектрического преобразования к мощности солнечного излучения падающего на его поверхность при стандартной плотности солнечной радиации равной одному

9 9 > киловатту на квадратный метр (1кВт/м (1000Вт/м )).

Отличительная особенность аморфных модулей значительная механическая прочность по отношению к нагрузкам, гибкость и легкость. Эти особенности использованы для создания параболического датчика угловых координат.

Для увеличения КПД энергетической установки в суточном цикле необходима автоматическая система ориентирования вертикали плоскости солнечной батареи на солнце. В этом случае освоение солнечной энергии будет ориентировочно на 80% выше, по сравнению с неподвижными фотоэлектрическими батареями, на долю автоматики потери энергии порядка 10 %.

Очевидным недостатком солнечного излучения как источника энергии является неравномерность его поступления на земную поверхность из-за суточной, сезонной цикличности, и погоды. Еще недавно вопрос аккумулирования электроэнергии, вырабатываемой с помощью солнечных фотоэлектрических установок, рассматривался как наиболее критичный при оценке перспектив крупномасштабной солнечной электроэнергетики вследствие необходимости равномерного энергоснабжения потребителей.

Другим, еще более существенным недостатком солнечного излучения как источника энергии является его низкая плотность. Для выработки заметной электрической мощности, как в космосе, так и на Земле необходимо собирать солнечное излучение с больших площадей. Стоимость получаемой таким образом электроэнергии значительно превосходит стоимость электроэнергии, вырабатываемой традиционными методами. Именно это являлось основной причиной, сдерживающей развитие крупномасштабной солнечной электроэнергетики. Однако развитие промышленности, ограниченность сырьевых ресурсов и экология заставляют пересмотреть традиционные источники энергии в пользу энергии солнца.

Актуальность диссертационной работы состоит в создании мобильных автоматических энергетических установок для преобразования солнечной лучевой энергии в электрическую.

Решение данной проблемы требует глубокой проработки вопросов слежения за солнцем и ориентации фотоэлементов в направлении на солнце в условиях случайного, временного затенения по погодным условиям в любое время года, для различных условий месторасположения, на разных географических широтах.

Энергетическая установка должна быть мобильной. Такая установка особенно необходима в местах удаленных от крупных населенных поселков, горных местностях, а также на маломерных речных и морских судах. Более мощные установки могут служить для питания двигательных установок небольшой мощности, например для лодок, когда доставка топлива затруднительна.

Установка должна быть автономной, перевозимой на сухопутном и морском транспорте. Наиболее приемлема установка в местах с обилием солнечных дней при наличии возможного непрерывного затенения облаками на длительное время (до 2-3 часов). Она должна работать в автоматическом режиме без потери слежения за солнцем.

Проблема создания автоматизированной, защищенной от помех затенения, солнечной энергетической установки имеет несколько аспектов:

1. проблема выбора светочувствительных элементов;

2. проблемы выбора конструкции;

3. проблемы измерения непрерывно меняющихся углов положения солнца и автоматического слежения за солнцем в условиях длительного затенения;

4. проблемы реализации алгоритмов управления и электропривода углового перемещения панелей с минимальными энергетическими затратами;

Одним из основных источников помех для автономной работы солнечной установки является потеря режима непрерывного слежения под влиянием затенения солнца облаками на длительное время (до 2-3 часов). В этом случае важнейшую роль играет функциональные возможности экстраполяции положения солнца, электропривода и других элементов системы слежения.

В случае подвижных энергетических носителей и в условиях временного, случайного затенения появляются дополнительные проблемы. Они возникают при подготовке и развертывания установки на пересеченной местности, когда исходные угловые начальные условия не определены и при быстром перемещении установки на транспорте.

При затенении солнца с датчика угловых координат перестают поступать данные о положении солнца, а при появлении солнца, углы рассогласования могут превышать пределы линейной зоны диаграммы направленности углового датчика.

В этом случае важнейшую роль играют возможности экстраполяции положения солнца на период затенения, выбор принципа работы углового датчика, конструкции, его параметров, диаграммы направленности, а также электропривода и других элементов системы слежения.

Важную роль в разрешении проблемы автоматического управления играет экстраполирующее устройство. Оно в значительной степени влияет не только на точность работы в замкнутом и разомкнутом режиме в процессе слежения, но также и на переходные процессы при переходе от одного режима работы к другому, поэтому система анализируется в целом, с учетом влияния всех элементов.

Экстраполятор служит для выработки точного слежения в замкнутом режиме и для экстраполяции сигнала во время прерывания. Система в это время работает в разомкну том режиме по запомненным сигналам экстраполятора.

Целью диссертационной работы является синтез высоко эффективных, работоспособных, мобильных солнечных энергетических установок из типовых, широко применяемых в промышленности, элементов, установок с автоматической системой слежения за солнцем, исследование и разработка комбинированных автоматических систем управления с экстраполяцией в условиях возможного, длительного затенения.

По своему назначению солнечная установка должна быть автономной и эффективной. Это достигается следующим образом:

1. Энергетическая установка может использоваться для питания как мобильных и так стационарных устройств.

2. Установка обеспечивает эффективность, гибкость, компактность и надежность работы в сложных погодных условиях с временным затенением солнца.

3. Установка имеет высокий КПД солнечной батареи за счет точного слежения за солнцем в условиях прерывания замкнутого режима при затенения солнца.

4. Система автоматического управления реализуется с применением микропроцессоров, что позволяет выполнять сложные вычисления при незначительных расходах энергии.

Задачи исследования. В соответствии с указанной целью в работе решаются следующие задачи.

1. Исследование лепестковых датчиков угловых координат солнечной энергетической установки, их принципы построения и режим слежения за солнцем.

2. Синтез систем с экстраполяцией.

3. Исследование следящей системы с астатизмом высоких порядков -точности экстраполяции, устойчивости, переходных процессов в условиях замкнутого и разомкнутого режима работы для разных интервалов времени прерывания по сигналу ошибки с угловых датчиков.

4. Исследование и выбор шагового двигателя для углового перемещения рамы солнечной установки с фотоэлектрическими панелями.

5. Формирование диаграммы направленности и пеленгационных характеристик с широкой линейной зоной угловых датчиков рассогласования.

6. Разработка комбинационной, т.е. замкнутой и разомкнутой системы (в условиях прерывания по сигналу ошибки при затенении).

7. Анализ методов и средств адаптивных систем управления в условиях длительного затенения.

8. Анализ средств преобразования солнечной энергии в электрическую.

9. Анализ автоматизированных солнечных энергетических установок.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы:

1. Теория автоматического управления комбинированных систем с экстраполяцией высокого порядка и адаптивная система с экстраполяцией первого порядка.

2. Моделирование в программе Matlab 7.0.

3. Математическая модель системы с шаговым двигателем.

4. Конструктивные и электрические принципы построения фотоэлектрического датчика угловых координат с линейной пеленгационной характеристикой.

5. Теоретические и практические методы реализации алгоритмов на языке программирования Си, для микропроцессора типа AVR.

Научная новизна. Диссертационная работа в создании новой солнечной мобильной энергетической установки, обеспечивающей электрической энергией не только бытовые приборы, но и может служить источником электрической энергии для движителей на суше и для водного малоразмерного транспорта. При работе создании установки получены следующие научные результаты:

1. Применение системы слежения за солнцем позволяет значительно увеличить электрическую энергию за счет ориентации вертикали плоскости фотоэлементов на солнце.

2. Создание датчиков угловых перемещений с линейиой пеленгационной характеристикой в пределах ±15° позволяет обеспечить удовлетворительную работу экстраполирующего устройства в условиях значительного времени непрерывного затенении солнца (в пределах до трех часов).

3. Создание алгоритмов управления с экстраполяцией траектории движения солнца при его затенении.

4. Разработка алгоритмов экстраполяции представляет самостоятельный научный интерес для теории и практики в самых широких областях техники.

5. Экстраполяция траектории солнца на основе полиномов Ньютона по сигналу ошибки в замкнутом контуре управления. Порядок астатизма соответствует порядку полинома, следовательно порядок астатизма, в принципе может быть во величине любым, однако при этом время переходных процессов сильно затягивается, требуемая точность и быстродействие вычислительных средств резко увеличивается.

6. В ходе работ была реализована устойчивая система управления в программном пакете Matlab 7.0 до пятого порядка включительно, однако удовлетворительная работа система по всем показателям качества отмечена только до систем с астатизмом четвертого порядка, которая и признана наиболее оптимальной по точности экстраполяции и эксплуатационным параметрам системы. Заметим, в обычной практике системы не выше третьего порядка астатизма считаются неустойчивыми и нереализуемыми. Данная работа опровергает это мнение.

7. Система управления вращением солнечной батареи электростанции реализована с применением шагового электропривода и цифровой микропроцессорной техники. Это позволяет решить задачу точного слежения за солнцем даже в условиях длительного затенения солнца.

8. Применение автоматического слежения с применением экстраполяции позволяет лучше отрабатывать ошибки установки системы при ее развертывании в условиях различных географических широт, не требует корректировки в работе, т.е. делает ее более простой в эксплуатации и автономной.

9. Рама выполнена в виде компактного складывающегося секционного прямоугольника с возможностью быстрого развертывания на местности и быстрого свертывания, что делает систему мобильной и перевозимой.

10. Предлагаемая солнечная система является, по сравнению с помехами типа качания всей платформы установки под влиянием ветра и волн или под влиянием неровностей дороги узкополосной. Поэтому влияние помех менее значительно.

Практическая значимость работы заключается в новых возможностях создания эффективной мобильной энергетической установки, обеспечивающей слежение за солнцем длительного прерывания слежения при затенении солнца облаками, для того чтобы получить наибольшую энергию солнечных лучей.

Солнечная установка должна обеспечивать энергией средства связи и бытовые устройства. Более мощные установки могут служить для питания двигательных установок небольшой мощности, например для лодочных моторов, что особенно важно, когда доставка топлива затруднительна. В практической работе очень важна простота и универсальность приведение установки в рабочее состояние при минимальных требованиях к углам ориентирования установки на местности даже в горных условиях. При этом требования к квалификации обслуживания должны быть минимальны. Система должна быть автономной в работе. Такие жесткие условия обеспечиваются только автоматической системой слежения с экстраполяцией положения солнца. При моделировании показано, что приемлемые переходные процессы без длительных колебаний только у систем до четвертого порядка экстраполяции включительно. Переходной процесс системы с экстраполяцией четвертого порядка несколько затянут, поэтому его точность на конечном приемлема только участке времени (в пределах наблюдения) ниже.

Теоретически все рассмотренные виды экстраполяции в работе могут быть применены. При наличии углового перемещения в виде показательных функций наивысшая точность систем с более высоким порядком астатизма. В данном случае оптимальна экстраполяция третьего порядка (с астатизмом четвертого порядка). При моделировании величина ошибки слежения в условиях без затенения солнца в качестве экстраполяции третьего порядка не превышает 0.13 градуса, что это достаточный хороший результат.

Точность слежения является важным фактором. Чем выше точность, тем более плавно перемещается блок панелей, следовательно меньше затраты энергии за счет электрического привода.

Ошибки слежения могут складываться с другими видами ошибок - помех и условия слежения нарушаются. Поэтому рассматриваются все виды экстраполяции, и выбирается наилучший вариант.

Наихудшие условия работы при затенении для системы с экстраполятором третьего порядка от 9 часов до 12 часов. Наибольшая ошибка достигает девять градусов.

Наихудшие условия работы при затенении для системы с экстраполятором второго порядка до 9 часов и после полудня. Ошибка достигает шестнадцати градусов и выше.

Система со вторым порядком экстраполяции имеют большие ошибки по сравнению с системами, имеющими экстраполятор третьего порядка.

Рассматривая характер поведения величин ошибок, заметим, линейный экстраполирующий фильтр первого порядка имеет зависимость ошибок близкую к линейной по времени затенения и по течению времени с момента начала слежения и до конца светового дня. Это дает возможность компенсации ошибок слежения при затенении, и получить приемлемую точность в пределах пяти градусов.

В практической работе получены следующие результаты:

1. Моделирование системы слежения с учетом затенения солнца на различные интервалы времени показывает: что ошибка слежения зависит не только от длительности затенения, но и от времени в течение суток для данного интервала.

2. Слежение с экстраполятором третьего порядка (астатизм четвертого порядка), который принят в качестве основного и универсального, можно считать надежным даже при непрерывном затенении в течение двух - трех часов на всем участке времени суток.

3. При длительности интервала затенения за пределами трех часов и более, следует применить более сложную, адаптивную систему слежения с экстраполяцией первого порядка и сложной системой компенсации ошибки путем применения счетчиков времени суток и времени данного интервала времени затенения. Однако эта система требует индивидуальной настройки при разных начальных условиях развертывания системы.

Достоверность определяется моделированием системы управления формирования автоматического слежения в условиях длительного затенения и без него. Рассмотрены системы, имеющие разные порядки степеней экстраполяции, чтобы получить приемлемые показатели качества работы установки в практической деятельности. Разработана математическая модель экстраполяции от первого до пятого порядка астатизма системы в программном пакете Matlab 7.0.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично.

Главными из них являются:

1. Синтез автономной микропроцессорной системы солнечной энергетической установки на основе механической конструкции Буркова и серийно выпускаемых устройств фотоэлектрических и других электронных и механических устройств. Оригинальным устройством является датчик угловых координат. Все элементы солнечной энергетической установки, выполняют функции, обеспечивающие высокую эффективность установки в целом. Установка достаточно надежна, пригодна, эффективна, удобна и компактна для универсального пользования.

2. Разработана и обоснована конструкция лепесткового датчика угловых координат. Рассмотрены несколько методов определения углов. Наиболее примитивным является метод по интенсивности преобразования энергии. Этот метод неприемлем по причине слабой помехоустойчивости в условиях затенения и малой точности. Метод сканирования в пространстве, по аналогии с одноцелевыми радиолокационными системами слишком сложен и требует значительных затрат энергии. Поэтому выбран метод равносигнальной зоны - лепестковый метод параболических поверхностей для локации углового положения солнца. Лепестковые датчики, выполнены из аморфных фотоэлектрических элементов на основе формы параболоида и жестко закреплены на поверхности батареи светочувствительных панелей. Параболическая антенна состоит из четырех попарно симметричных лепестков. Пары лепестковые датчики формируют пеленгационную характеристику, как функцию отношения разности сигналов от каждого лепестка антенны к их сумме по вертикальному и курсовому каналам соответственно. Ширина и область линейности пеленгационной характеристики зависит от соотношения параметра параболы р и радиуса раскрытия R.

3. Обоснование и синтез цифровых преобразователей нормированных угловых координат. Сигналы с лепестковых датчиков преобразуются с помощью

V. аналого-цифровых преобразователей и, далее, поступают в цифровой форме в

IG -IG микропроцессор, где выполняются операции согласно формуле /(<р) = —1-—.

Л,, +1с,1

Сигналы 1С и 1С поступают от противоположных лепестков антенны.

4. Разработка и обоснование экстраполирующих устройств. Важную роль в разрешении проблемы автоматического управления играет экстраполирующее устройство. Оно в значительной степени влияет не только на точность работы в замкнутом и разомкнутом режиме в процессе слежения, но также и на переходные процессы, поэтому система анализируется в целом, с учетом влияния всех элементов. Экстраполятор служит для выработки точного слежения в замкнутом режиме и для экстраполяции сигнала во время прерывания. Система в это время работает в разомкнутом режиме по запомненным сигналам экстраполятора. В ходе анализа по результатам моделирования были рассмотрены фильтры экстраполяции от второго до шестого порядка астатизма в составе системы с электроприводом.

5. Синтез научно обоснованной логической системы управления шаговых двигателей. Электродвигатель должен обеспечивать вращение солнечных батарей с точностью порядка ±5% относительно оптической оси антенны с тем, чтобы не снижалась электрическая мощность фотоприемника, с другой стороны электродвигатель не должен потреблять много энергии. Выбранным электродвигателем является трехфазный гибридный шаговый электропривод.

6. Автором рассмотрены несколько общепринятых логических схем управления, их временные диаграммы, показана некорректность некоторых из них и, в результате анализа, выбран вариант схемы автомата управления с двунаправленным вращением электропривода.

Внедрение результатов работы. Все работы по реализации и внедрению проводились под руководством или при непосредственном участии автора.

1. ' Предлагаемая солнечная установка предназначена не только для информационных и бытовых целей, но и быть источником не большой мощности для движителей на суше и на воде для малогабаритного транспорта.

2. Параболические угломерные датчики с широкой пеленгационной характеристикой могут быть использованы с экстраполяцией и в других областях высокоточной техники.

3. Теоретические результаты по синтезу систем с экстраполяцией и теоретически неограниченно высоким порядком астатизма может быть использован для высокоточных систем в самых разнообразных областях науки и техники, включая гражданские и оборонные области. При современным уровне развития вычислительной техники возможно создание автоматических систем с астатизмом до восьмого порядка.

4. Полученные результаты при моделировании показывает, что ошибки слежения системы с астатизмом четвертого порядка в пределах пяти - восьми градусов в условиях непрерывного затенения до двух часов в течении всего светового дня. Это приемлемая точность. Заметим, даже угловая ошибка в пределах ±10° практически не вызовет больших потерь в преобразовании солнечной энергии в электричество, но не желательна для переходных процессах на отработке ошибок.

5. При выборе логических систем управления проведен анализ схем управления с целью проверки ее функционирования по графу и временным диаграммам, для проверки отсутствия запрещенных состояний и автоматического выхода из этих состояний, если они обнаружены.

На защиту выносятся:

1. Разработка системы слежения, исследование построения гипотетических лепестковых датчиков форма параболоида, расчет пеленгационной характеристики, формирующей разности диаграммы направленности каждых симметричных парциальных лепестковых датчиков и при условии удовлетворительной работы входного электронного усилителя аналого - цифрового преобразователя.

2. Формирование кот-ура автоматического слежения солнечной установки в условиях длительного затенения и без него с помощью экстраполятора.

3. Исследование принципов построения системы экстраполяции на основе полиномов высокого порядка (систем с астатизмом 2-^-6 порядка).

4. Синтез цифровой системы управления шагового двигателя для вращения солнечной рамы.

5. Разработка и проектирование системы в целом, апробации материалов диссертационной работы в форме моделирования наибольших сложных в теоретическом плане устройств.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях.

1. 14-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2007г.).

2. Всероссийская межвузовская научно-практическая конференция "Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2007 г.).

3. Научная сессия МИФИ (Москва, МИФИ, 2007 г.).

4. 15-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Микроэлектроника и информатика" (Москва, Зеленоград, МИЭТ, 2008г.).

Публикации по работе. Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных опубликованных работах, в том числе 2 статьи в ведущих научных журналах, утвержденных ВАК. Без соавторов опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пять глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 149 страницы основного текста, включая 68 рисунков, 5 таблиц, а также список литературы из 72 наименований.

Основные результаты сводятся к следующему:

1. Синтез автоматической комбинированной системы солнечной энергетической установки в условиях затенения до 2-3 часов.

2. Разработано и обосновано методов экстраполяции и экстраполирующее устройство.

3. Моделирование системы управления с экстраполяцией системы в комбинированном режиме.

4. Разработаны и обоснованы конструкция лепесткового датчика угловых координат по азимуту и углу места с равносигнальной зоной, с параболической поверхностью локации солнца и линейной пеленгационной характеристики.

5. Лепестковые датчики создают из аморфного элемента. Они жестко закреплены с плоской поверхностью светочувствительных панелей. Параболическая антенна состоит из четырех попарно симметричных лепестков.

6. Синтезированы структуры схемы цифрового преобразователя нормированных сигналов угловых координат.

7. Синтезирована научно - обоснованная логическая система управления шаговых двигателей.

8. Моделирование результатов показало, что наиболее точкой является система с экстраполятором третьего порядка (астатизм 4 порядка).

9. Результаты анализа системы с экстраполятором третьего порядка в условиях помех показали, что система удовлетворительно работает в течение всего светового времени при затенениях солнца до двух часов и допускает угловое перемещение энергетического объекта в линейной зоне (в пределах уровня ограничения электропривода по скорости).

Заключение

В результате выполнения данной диссертационной работы решена задача возможности длительного прерывания слежения при затенения солнца облаками. В этом случае необходима экстраполяция положения солнца. При этом угол отклонения от истинного положения солнца не должен выходить за пределы диаграммы направленности антенны, более того, в целях экономии электроэнергии выгодно иметь высокую точность, чтобы обеспечить плавность перемещения платформы фотоэлементов, исключив нежелательные переходные процессы.

1. Кузин JI.T. Расчет и проектирование дискретных систем управления М., Машгиз, 1962. С. 684.

2. Соколов О. Л., Голод О. С., Войцеховский А. Б. Радиоавтоматика: Письменные лекции. СПБ.: СЗТУ, 2003. - 72 с. С.35-39.

3. Кению Т. Шаговые двигатели и "микропроцессорные системы управления: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 200с.: ил.

4. М. С. Голубцов. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному -М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 288 с. (Серия «Библиотека инженера»).

5. Растригин Л. А, Пономарев Ю.П. Экстраполяционные методы проектирования и управления. М.: Машиностроение, 1986. С. 120, ил.

6. Батырев Е.В., Алгоритмические и технические средства обработки сигналов: Уч. пособие. -М.: МИЭТ, 2003. -96 е.: ил.

7. Батырев Е.Б., Листопадова Ю.И., Локальные систем управления: Уч. пособие. М.: МИЭТ, 2007. - 144с.: ил.

8. Андерсон Б. Солнечная энергия (основы строительного проектирования): Пер. с англ. / Под ред. Ю. Н. Малевского. М.: Стройиздат, 1982.

9. Берковский Б. М., Кузьминов В. А. Возобновляемые источники энергии на службе человека / Под ред. А. Е. Шейндлина. М.: Наука, 1987.

10. Бринкворт Б. Дж. Солнечная энергия для человека: Пер. с англ. / Под ред. Б. В. Тариижевского. М.: Мир, 1976.

11. Зоколей С. В. Солнечная энергия и строительство: Пер. с англ. / Под ред. Ю. Н. Малевского. М.: Стройиздат, 1979.

12. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии: Пер. с англ. / Под ред. Б.1. В. Т.

13. Андреев В. М., Грилихес В. А., Румянцев В. Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука, 1989. -310 с.

14. Каган М. Е., Летин В. А. Использование фотоэлектрических генераторов с концентраторами солнечного излучения в системах энергопитания космических аппаратов // Гелиотехника. 1985. № 3. С. 12—16.

15. JI. А. Мелентьев. Системные исследования в энергетике. М.: Наука, 1983,456 с.

16. Крейнин Л. Б., Григорьева Г. М. Солнечные батареи в условиях воздействия космической радиации // Исследование космического пространства. М: ВИНИТИ, 1979. Т. 13. 128 с.

17. Ашарин Л. Н. Надежность солнечных батарей // Электротехника. 1967. №8. С. 25-32.

18. Васильев А. М., Ландсман А. П. Полупроводниковые фотопреобразователи. М.: Сов. радио, 1971. 248 с.

19. А. П. Исследование связи вероятностных характеристик фотоэлементов и СБ // Изв. АН СССР.

20. Энергетика и транспорт. 1976. № 2. С. 108—112.

21. Лидоренко Н. С., Ашарин Л. Я., Борисова Н. А. и. др. Теоретико-вероятностные характеристики солнечных батарей // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1980. № 6. С. 26—29.

22. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей / Пер. с англ.; Под ред. М. М. Колтуна. М.: Энергоатомиздат, 1983. 360 с.

23. Лидоренко Н. С, Набиулин Ф. X., Тарнижевский В. В. Конструкции солнечных энергетических установок с фотоэлектрическими преобразователями // Гелиотехника. 1966. № 2. С. 20—24.

24. Тарнижевский Б. В., Савченко И. Г, Родичев Б. Я. Результата испытаний солнечных энергетических установок с фотопреобразователями // Гелиотехника. 1966. № 2. С. 25—30.

25. Алферов Ж. IT., Андреев В. М. Перспективы фотоэлектрического метода преобразования солнечней энергии // Преобразование солнечной энергии / Под ред. Н. Н. Семенова. М.: ИХФ АН СССР, 1981. С. 7—20.

26. Борисов С. Н., Городецкий С. М., Иорданишвили Е. К., Каган М. Б. Исследование энергетических характеристик фототермоэлементов // Гелиотехника. 1980. № 3. С.-7—11.

27. Бардина Н. М., Летин В. А. Моделирование вольтамперных характеристик солнечных элементов и солнечных батарей /7 Электротсхп, пром-сть. Сер. 22. Хим. и физ. источники тока. 1986. Выи. 1 (7). С. 1—64.

28. Фаренбух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент- М. Эпергоатомиздат, 1987.

29. Б. А. Ивоботенко, В. П. Рубцов, JI. А. Садовский, В. К. Цаценкин, М. Т. Чиликин. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями, под общ. ред. М. Г. Чиликина. М., «энергия», 1971.

30. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии (Пер. с англ.). М., Энергоатомиздат, 1990.

31. Правила устройства электроустановок (ПУЭ)./ Минэнерго СССР. М., Энергоатомиздат, 1985.

32. Стребков Д. С. и др. Фотоэлектрическая энергетика сельского хозяйства. Техника в с. х., N1, 1988.

33. Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии; Пер. с англ./ Под ред. Б. В. Тариижевского. М; Энергоиздат, 1981.

34. Сабади П. Р. Солнечный дом; Пер. с англ. М.: Стеойиздат,1981.

35. Патент российской федерации RU2280217. Панель солнечной батареи конструкции Буркова JI.H.

36. Патент российской федерации RU2265256. Солнечная батарея раскладная.

37. Патент российской федерации RU2222755. Гелиоэнергетическая установка.

38. Патент Российской Федерации RU2292003. Солнечный фотоэлектрический модуль с концентратором.

39. Патент Российской Федерации RU2125686. Солнечная установка.

40. Патент Российской Федерации RU2298860. Солнечная электростанция.

41. Патент Российской Федерации RU2257643. Солнечная батарея.

42. Тхеин Лин У, Е. В. Батырев. Лепестковый датчик угловых координат солнечной энергетической установки. Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА № 4 2008. С. 72-73.

43. Тхеин Лин У, Е. В. Батырев. Формирование контура автоматического слежения солнечной энергетической установки. Научно-технический журнал "оборонный комплекс", №.2 2009г. С.38-41.

44. Тхеин Лин У. Система управления шагового двигателя для перемещения солнечной рамы энергетической установки. Научно-технический журнал " Естественные и технические науки" М.: Изд-во "Компания Спутник+", №.1.2009г, С.293-295.

45. Тхеин Лин У. Исследование экстраполирующих дискретных систем. Микроэлектроника и информатика 2007. 14-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. — М.: МИЭТ, 2007. - 436с. С. 279.

46. Тхеин Лин У. Формирование системы управления энергоустановки в условиях помех в виде затенения солнца. Научно-технический журнал " Техника и технология" М.: Изд-во "Компания Спутник+", №.2.2009г, С.30-32.

47. Тхеин Лин У. Угломерный датчик в системе слежения за солнцем и принципы его построения. Научно-технический журнал " Актуальные проблемы современной науки " М.: Изд-во "Компания Спутник+", №.4. 2009г, С.338-339.

48. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем / Учб. пособие для вузов. СПБ.: БХВ -Петербург, 2004. - 640 е.: ил.

49. Бесекерский В.А, Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. Изд. 4-е, перераб. и доп. СПб, Изд-во «Профессия», 2004. - 752 с. -(Серия: Специалист).

50. Воронов А.А. Основы теории автоматического управления. 4.1. М.: Энергия, 1965.-396 с.

51. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. М.: Лаборатория Базовых знаний, 2002. - 832 с.

52. Филлипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория Базовых знаний, 2001. 616 с.

53. Дьяконов В. П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании. Серия «Библиотека профессионала». М.: СОЛОН-Пресс, 2005. -576 е.: ил.

54. Зоколей С. В. Архитектурное проектирование, эксплуатация объектов, их связь с окружающей средой: Пер. с англ. / Под ред В.Г. Бердичевского, Б. Ю. Бранденбурга. М.: Стройиздат, 1984.

55. Young L. E. Solar array technology for solar electric propulsion missions // AIAA Pap. N 79-2086. New York, 1979. 5 p. (ЭИ АРД. 1981 №. 7).

56. Roux M., Reulet R., Bernard J. et al. Electron and omni directional proton, irradiations of AlGaAs—GaAs solar cells // Conf. rec. 17th IEEE Photovolt. spec. conf. New York: IEEE, 1984. P. 167—172 (ЭИ ППЭ. 1986. № 33).

57. Stievenard D., Bourgoin J. C. Degradation, and recovery of GaAs solar cells under electron irradiation // 17th IEEE Photovolt. spec. conf. New York: IEEE, 1984. P. 1103—1107.

58. O'Neill M. J. The 25 kW Fresnel lens photovoltaic concentrator application experiment at Dallas—Fort Worth airport // 14th IEEE Photovolt. spec, conf. New York: IEEE, 1980. P. 125—130.

59. Cobble M. H., Lumasdaine E., Hull W. C, Wabrek R. M. Cassegrain solar concentrators for photovoltaic // 2nd E. С Photovoltaic, sol. energy conf. Dordrecht, 1979. P. 1011—1020.

60. S. Salivahanan, A. Vallavaraj, C. Gnanapriya, Digital signal processing. McGraw-Hill, 2000, 805 c.