[发明专利]一种基于追踪入射光的对日定向姿态调节方法

说明书

本发明公开了一种基于追踪入射光的对日定向姿态调节方法，包括以下步骤：步骤一为建立集成对称聚光系统的物理模型；步骤二为根据集成对称聚光系统对日定向问题进行运动学分析，得出集成对称聚光系统定向参数与入射光跟踪角随时间的变化规律，并描绘关系曲线图；步骤三为根据在所述的步骤二中获得的关系曲线图，结合集成对称聚光系统自身的结构原理，制定集成对称聚光系统的姿态规划方案。本发明的有益效果：能够在充分考虑时变入射光条件下集成对称聚光系统随空间变换的追踪分析过程，揭示了祥尽的姿态轨迹规划机理，实现集成对称聚光系统的实时对太阳定向，实现了集成对称聚光系统的高效聚光。

技术领域

本发明涉及一种基于追踪入射光的对日定向姿态调节方法。

背景技术

集成对称聚光系统通过多关节旋转实现对太阳和对地定向，它采用了二次聚光型设计方案，系统的整体外形包括水平桁架、竖直桁架、两个蛤壳式抛物面天线聚光器、两个副镜和转换模块，水平桁架垂直于竖直桁架，并能绕竖直桁架作360°转动，两个蛤壳式抛物面天线聚光器，分别铰结于水平桁架两侧端点并相互对称，二者能在各自的驱动机构下绕水平桁架作360°同向转动，两个副镜固定在靠近于中心位置上的水平桁架并呈对称分布，底部的模块主要由电池板阵单元、电-磁转换单元、磁发射单元三部分组成，入射光被聚光器捕获后经聚焦反射至副镜表面，经副镜二次反射后汇集到底部太阳能光伏阵表面，反射光通过模块内部的“光能-电能-电磁波”转换后，从底层微波发射单元以电磁波方式传输到地球，不少学者进行了系统能流分布的研究，其考虑是基于集成对称聚光系统，采用射线追踪法探讨其在轨道的聚光效果和能量分布问题的研究，并给出了定向入射光下维持对日定向的基本条件，得出以下结论：结论一为分析了聚光器的转角对聚光效果的影响，求解了满足适当聚光情况下系统的参数取值，结论二为在假定入射光方向固定条件下，对该系统的姿态作了定性分析，同时对其聚光的效果也做了一定的仿真分析。

现阶段，在实际的工程中，出于控制难度和可靠性要求，聚光器只能围绕水平桁架作一个自由度360°旋转，而不可能出现所得结论中理想的两个自由度工作情形；原有的姿态调整是假定太阳光的入射角度固定不变，而未考虑太阳光时变性和空间变换关系；原有研究只并给出了定向入射光下维持对日定向的基本条件，同时缺乏对整体系统姿态变换的深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于追踪入射光的对日定向姿态调节方法，能够在充分考虑时变入射光条件下集成对称聚光系统随空间变换的追踪分析过程，揭示了祥尽的姿态轨迹规划机理，实现集成对称聚光系统的实时对太阳定向，实现了集成对称聚光系统的高效聚光。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于追踪入射光的对日定向姿态调节方法，包括以下步骤：

步骤一：建立集成对称聚光系统的物理模型；

步骤二：根据集成对称聚光系统对日定向问题进行运动学分析，得出集成对称聚光系统定向参数与入射光跟踪角随时间的变化规律，并描绘关系曲线图；

步骤三：根据在所述的步骤二中获得的关系曲线图，结合集成对称聚光系统自身的结构原理，制定集成对称聚光系统的姿态规划方案。

进一步地，在所述的步骤一中，集成对称聚光系统设有相互垂直的水平桁架AB和竖直桁架OC，并且水平桁架AB能绕竖直桁架OC进行360°转动，水平桁架AB和竖直桁架OC之间设有中心焦点O，两个蛤壳式抛物面天线P1、P2分别铰接在水平桁架AB的两端上，并且对称分布于中心焦点O，两个蛤壳式抛物面天线聚光器P1、P2能绕着水平桁架AB进行360°同向转动，两个反射镜d1、d2固定在水平桁架AB上，并且对称分布于中心焦点O，竖直桁架OC的底部设有转换模块M，转换模块M由电池板阵单元、电-磁转换单元、磁发射单元组成。