一种碟式Stirling太阳能碟面立柱几何校准方法与流程

技术特征：

1.一种碟式Stirling太阳能碟面立柱几何校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)采集碟面追踪系统运行数据：在设备具备发电条件后，操作人员强制启动设备追日系统与发电系统，采集追日系统中的太阳位置数据与实际中太阳轨迹数据；

2)立柱偏差拟合：立柱偏差的拟合实质上是指拟追踪系统的坐标系与地面坐标系之间的转化关系，利用步骤1)的数据，结合最小二乘法，拟合出两坐标系间的转化关系，即得到立柱的偏差值；

3)将偏差值输入设备控制系统，将上一步得到的立柱偏差值输入到控制系统，即系统得到了追踪系统坐标系与地面坐标系的转化关系，实现高精度的太阳追踪；

4)判断太阳追踪系统是否再次出现偏离，在输入拟合出的立柱偏差后，再次启动系统，并观察其运行状态。

2.如权利要求1所述的碟式Stirling太阳能碟面立柱几何校准方法，其特征在于：所述步骤4)中，如果系统再次出现偏离跟踪的现象，则需要重复步骤1)、2)、3)。

3.如权利要求1或2所述的碟式Stirling太阳能碟面立柱几何校准方法，其特征在于：所述步骤2)中，建立了两个坐标系：一个为地面坐标系，x轴为正南方向，y轴为正东方向，z轴为垂直地心向上，太阳的位置建立在此坐标系中，其中α为理论太阳天顶角，θ为理论太阳水平角；另一个为碟面坐标系，用于追踪系统中，表示碟面当前的状态，因为立柱的安装误差，它与地面坐标系相似但存在一定误差，其中αm为此坐标系中太阳天顶角，θm为此坐标系中太阳水平角；

通过步骤1)中得到的数据拟合出立柱的误差，实现地面坐标系与镜面坐标系的转化，过程如下：

2.1)建立地面坐标系Us和碟面坐标系Us’，两个坐标系之间转化关系可表示为：

${\mathrm{Us}}^{,}=\left[\begin{array}{c}{x_s}^{\′}\\ {y_s}^{\′}\\ {z_s}^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& a_2& -a_1\\ -a_2& 1& a_3\\ a_1& -a_3& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_s\\ y_s\\ z_s\end{array}\right]$

2.2)镜像轴的偏差ΔUs＝Us’-US，设ΔUs＝T*aR，则：

$\mathrm{\Δ}Us=\left[\begin{array}{ccc}0& -z_s& y_s\\ z_s& 0& -x_s\\ -y_s& x_s& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_3\\ a_1\\ a_2\end{array}\right]$

2.3)以球面坐标系表示US与US’，则：

$Us=\left[\begin{array}{c}cos\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α}\\ \sin \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\α}\\ \cos \mathrm{\α}\end{array}\right],{\mathrm{Us}}^{,}=\left[\begin{array}{c}\cos {\mathrm{\θ}}_m\sin {\mathrm{\α}}_m\\ \sin {\mathrm{\θ}}_m\sin {\mathrm{\α}}_m\\ cos{\mathrm{\α}}_m\end{array}\right],$

$T=\left[\begin{array}{ccc}0& -cos\mathrm{\α}& sin\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}\\ cos\mathrm{\α}& 0& -cos\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}\\ -sin\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}& cos\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}& 0\end{array}\right]$

2.4)对Us分别求α和θ的偏导，则：

$\frac{\∂Us}{\∂\mathrm{\θ}}=\left[\begin{array}{c}-sin\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}\\ cos\mathrm{\θ}sin\mathrm{\α}\\ 0\end{array}\right],\frac{\∂Us}{\∂\mathrm{\α}}=\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\θ}\cos \mathrm{\α}\\ sin\mathrm{\θ}\cos \mathrm{\α}\\ -\sin \mathrm{\α}\end{array}\right],$

又因，

$\<\frac{\∂Us}{\∂\mathrm{\α}},\mathrm{\Δ}Us\>=-\frac{1}{\sin \mathrm{\α}}\<\frac{\∂Us}{\∂\mathrm{\θ}},a_R\>=\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_m$

得出

2.5)在步骤1)中得到的追日运行数据(α，θ)、(αm，θm)有L组，

令

$H\left(K\right)=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}\left(K\right)\sin \mathrm{\θ}\left(K\right)& -\sin \mathrm{\α}\left(K\right)& \cos \mathrm{\α}\left(K\right)\cos \mathrm{\θ}\left(K\right)\\ \cos \mathrm{\θ}\left(K\right)& 0& -\sin \mathrm{\θ}\left(K\right)\end{array}\right]$

其中K＝1,2,3…L.

通过最小二乘法拟合a1，a2，a3如下：

$\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right]={\[\underset{K=1}{\overset{L}{\Σ}}{H}^T\left(K\right)H\left(K\right)\]}^{-1}\[\underset{K=1}{\overset{L}{\Σ}}{H}^T\left(K\right)q\left(K\right)\]$

至此，得到了地面坐标系与碟面坐标系间的转化关系。

4.如权利要求1或2所述的碟式Stirling太阳能碟面立柱几何校准方法，其特征在于：所述步骤1)中，如果数据采集期间发生偏离追踪的现象，则强制系统再次启动，直到完成数据的采集；采集过程需要至少3个小时的发电运行数据。