CN104914881A - 基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法，属于太阳能发电技术领域，其特征是在于其结构的控制方法是：(1)设定初始值；(2)计算n、δ；(3)计算ω_sr、ω_ss、t_ss、t_sr、ΔB；(4)计算t_z，t_z≥t_sr，是，执行(5)，否，返回(4)；(5)天阴，是，返回(5)，否，执行(6)；(6)碰到限位开关，是，结构停止，否，执行(7)；(7)计算γ_s，调整α_s、γ_s，执行(8)；(8)比较R₂、R₂'、R₂”、R₂”'，R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，是，保持α_s、γ_s，执行(13)，否，执行(9)；(9)R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，是，依次调整α_s、γ_s，执行(13)，否，执行(10)；(10)R₂＝R_2'≠R_2”＝R_2”'，是，调整α_s，执行(13)，否，执行(11)；(11)R₂＝R_2”≠R_2'＝R_2”'，是，结合S调整γ_s，执行(13)，否，执行(12)；(12)寻找R_min，依次调整α_s、γ_s，执行(13)；(13)Δt结束，是，执行(14)，否，返回(13)；(14)t_z≥t_ss，是，结构停止；否，执行(5)。

Description

基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法。

背景技术

目前，可再生能源的开发和利用日益得到各国政府的关注，在不久的将来通过光伏组件将太阳能转换成电能具有很大的开发潜力。据2004年欧盟联合研究中心预测，到本世纪末，光伏发电在整个世界能源供应中的比率将超过30％。现有的光伏发电双轴跟踪结构(以下将简称为“结构”)大多是基于地平坐标系的双轴跟踪方式，且大都没有考虑太阳日升方位角、日落方位角、当地经度与时区经度间的经度差、太阳时角和真太阳时角间的误差等因素对太阳位置判断的影响，导致结构跟踪效率变差，光伏发电结构输出效率降低；此外，基于地平坐标系的双轴跟踪方式由于要不断地跟踪太阳高度角、方位角，导致两个步进电机不断工作，降低了使用寿命，增加了维护量；同时由于结构运行和公式计算误差导致预测太阳位置与实际太阳位置存在偏差。因此研究提供一种基于极轴坐标系的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法是非常有益和十分必要的。

发明内容

本发明目的是提供一种基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法，可有效地提高光伏发电结构跟踪精度。

本发明是这样实现的，如图1所示，基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构包括有光伏组件1、第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'、倾斜丝杆轴4、上部步进电机5、上部蜗轮蜗杆减速器6、倾斜平台7、摆动支杆11、下部步进电机12、下部蜗轮蜗杆减速器13、固定轴承座14、移动支座16、底部丝杆轴17、底座19、下部支座20；其结构是下部支座20下部固定在底座19上，其上部通过右支撑销轴10”与固定在倾斜平台7下面的下部轴承座8相铰接，摆动支杆11下端通过左支撑销轴10'与移动支座16相铰接，摆动支杆11上端通过上部支撑销轴10与固定在倾斜平台7下面的固定座9相铰接，由下部步进电机12和下部蜗轮蜗杆减速器13带动底部丝杆轴17转动并带动移动支座16移动，底部丝杆轴17的右端与固定在底座19上的固定轴承座14相铰接，在下部步进电机12、下部蜗轮蜗杆减速器13及固定轴承座14内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关18、18'、18”，由上部步进电机5和上部蜗轮蜗杆减速器6带动的倾斜丝杆轴4通过上下轴承座3、3'安装在倾斜平台7上面，倾斜丝杆轴4上端与光伏组件1连接，倾斜丝杆轴4下端安装有编码器22，光伏组件1的四角处分别安装有第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'，倾斜平台7的长度与摆动支杆11的长度相等，左支撑销轴10'与右支撑销轴10”的安装高度相同，本发明特征在于对上述结构的控制方法是：

调节倾斜平台7与地面夹角等于摆动支杆11与地面夹角为θ＝φ，φ是当地维度。设摆动支杆11长度为A，以固定轴承座14为起点，移动支座16与固定轴承座14间的平均距离为B，则A与B之间满足式(1)。

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{B}{A}---\left(1\right)$

然后，判断某一天是一年中的第n天，n为正整数，根据式(2)计算出太阳赤纬角δ，则摆动支杆11与地面的倾角α_s可由式(3)得到，式(3)中的正负号取春夏为正，秋冬为负，则移动支座16的移动距离ΔB可由式(4)、(5)得到，春夏季ΔB为正，移动支座16朝固定轴承座14方向移动，秋冬季ΔB为负，则移动支座16朝固定轴承座14反方向移动，太阳方位角γ_s可由式(6)得到，

α_s＝θ±δ   (3)

B'＝Aarcsin(α_s)   (4)

ΔB＝B-B'   (5)

${\sin \mathrm{\γ}}_s=\frac{\cos \mathrm{\δ}\sin \mathrm{\ω}}{\cos {\mathrm{\α}}_s}---\left(6\right)$

其中ω是太阳时角，中午12点为0°，上午为负，下午为正，每小时的时角为15°。

由于地球围绕太阳的运行轨道是椭圆形轨道，因此真太阳时角ω_z与太阳时角ω间存在误差。真太阳时角ω_z可由式(7)、(8)、(9)得到，然后将式(6)中的太阳时角ω用真太阳时角ω_z代替，

E＝9.87sin 2C-7.53cos C-1.5sin C   (8)

$C=\frac{360(n-81)}{364}---\left(9\right)$

其中由式(10)得到时钟时间t，t＝12点时ω＝0，L为当地的经度，L_s为当地标准时间所在地的经度，由于我国位于东半球，所以式(7)中的正负号应取正号，则真太阳时间t_z可由式(11)得到。

$t=\left(\frac{\mathrm{\ω}}{15}\right)+12---\left(10\right)$

$t_z=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_z}{15}\right)+12---\left(11\right)$

每天的日出和日落的方位角可由式(12)得到，其中日出方位角ω_sr＝-ω_s，日落方位角ω_ss＝ω_s，则每天的日出日落时刻可由式(13)和(14)得到。

ω_s＝arccos(-tanφtanδ)   (12)

$t_{\mathrm{sr}}=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sr}}}{15}\right)+12---\left(13\right)$

$t_{\mathrm{ss}}=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ss}}}{15}\right)+12---\left(14\right)$

由于公式计算和结构运行都会存在误差，此外，结构在运行过程中可能会部分遮敝，因此，在光伏组件1上安装有第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'，在倾斜丝杆轴4上安装有编码器22，分别对第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2'、2”、2”'的电阻值R₂、R_2'、R_2”、R_2”'进行比较：

如果，R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，则说明无极轴误差且光伏组件没有被部分遮蔽；

如果R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，则说明摆动支杆11与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s均有误差，首先通过下部步进电机12和下部蜗轮蜗杆减速器13调整摆动支杆11与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器22的角度信号S，通过上部步进电机5和上部蜗轮蜗杆减速器6调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，即R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果R₂≠R_2”，但R₂＝R_2'和R_2”＝R_2”'，则说明摆动支杆11与地面的倾角α_s有误，判断R₂与R_2”的大小，使摆动支杆11与地面的倾角α_s向电阻值小的一侧运行，直到R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果，R₂≠R_2'，但R₂＝R_2”和R_2'＝R_2”'，则说明结构的太阳方位角γ_s有误，判断R₂与R_2'的大小，使结构的太阳方位角γ_s向电阻值小的一侧运行，结合编码器22的角度信号S，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果，突然出现四个光敏电阻值中三个相等，一个不等的情况(例如R₂＝R_2'＝R_2”≠R_2”')，则说明出现了部分遮蔽情况，判断四个电阻值那个最小，使摆动支杆11与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s向电阻值最小的一侧运行，首先调整摆动支杆11与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器22的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，即R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'。

为了防止误动作对结构的损害，在下部步进电机12、下部蜗轮蜗杆减速器13、和固定轴承座14上安装有第一、第二、第三限位开关18、18'、18”、当移动支座16碰到第一、第二、第三限位开关18、18'、18”，结构停止。

上述控制方法的实施步骤如图2所示，是：

步骤一、根据结构精度要求确定结构最小运行角度Δ，确定每次运行间隔时间Δt，当地经度L和维度φ，当地标准时间所在地的经度L_s，确定摆动支杆11长度A，与地平面的夹角θ，移动支座16与固定轴承座14间的平均距离B，采样编码器22的角度信号S；

步骤二、计算某一天在一年中的第n天，由公式(2)计算出当天的太阳赤纬角δ；

步骤三、根据太阳赤纬角δ和当地维度φ，由公式(3)得到摆动支杆11与地面的倾角α_s，由公式(5)得到移动支座16的移动距离ΔB，由公式(12)得到当天的日出方位角ω_sr和日落方位角ω_ss，进而由公式(13)和(14)得到当天的日出时刻t_sr和日落时刻t_ss；

步骤四、根据时钟时间由公式(11)计算真太阳时间t_z，判断真太阳时间t_z是否大于等于日出时刻t_sr，是，执行步骤五；否，返回步骤四；

步骤五、根据第一、第二、第三、第四光敏传感器判断是否阴天，是，返回步骤五；否，执行步骤六；

步骤六、判断是否碰到了第一、第二、第三限位开关18、18'、18”，是，结构停止，否，执行步骤七；

步骤七、根据真太阳时间由公式(6)计算出太阳方位角γ_s，根据Δ调整摆动支杆11与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s，执行步骤八；

步骤八、比较R₂、R_2'、R_2”、R_2”'，判断R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，是，保持摆动支杆11与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s，执行步骤十三；否，执行步骤九；

步骤九、判断R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，是，根据Δ，依次调整摆动支杆11与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器22的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十；

步骤十、判断是否R₂＝R_2'≠R_2”＝R_2”'，是，根据Δ调整摆动支杆11与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十一；

步骤十一、判断是否R₂＝R_2”≠R_2'＝R_2”'，是，结合编码器22的角度信号S，根据Δ调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十二；

步骤十二、寻找最小阻值R_min，根据Δ调整摆动支杆11与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器22的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三

步骤十三、判断运行间隔时间Δt是否结束，是，执行步骤十四；否，等待行间隔时间Δt结束，返回步骤十三；

步骤十四、判断真太阳时间t_z是否大于等于日落时刻，是，结构停止，否，返回执行步骤五；

本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：①与现有技术比较，由于控制方法中的结构采用了极轴坐标结构，可以减少结构在极轴方向的运行次数，延长了结构寿命；②由于在结构上安装了四个光敏传感器和编码器，提高了结构的跟踪精度；③控制方法中采用了部分遮蔽的跟踪控制方法，提高了结构在部分遮敝情况下的输出功率；④结构简单、控制方便、成本低廉、性价比高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制方法流程图；

图3为本发明智能控制法与传统计算太阳位置跟踪法输出对比图；

图中：1—光伏组件，2、2'、2”、2”'—第一、第二、第三、第四光敏传感器，3、3'—上下轴承座，4—倾斜丝杆轴，5—上部步进电机，6—上部蜗轮蜗杆减速器，7—倾斜平台，8—下部轴承座，9—固定座，10、10'、10”—上、左、右支撑销轴，11—摆动支杆，12—下部步进电机，13—下部蜗轮蜗杆减速器，14—固定轴承座，15、15'—通孔，16—移动支座，17—底部丝杆轴，18、18'、18”—第一、第二、第三限位开关，19—底座，20—下部支座，21—螺母，22—编码器。

具体实施方式

如图1所示为本实施例的结构示意图，选取上部步进电机5和下部步进电机12的额定功率为200W，额定电压为50V，额定电流为4A，结构上安装的光伏组件最大输出功率为1000W，齿数比为50：1；选定光敏电阻为CdS光敏电阻。

以上海2013年9月22日下午15点为例，控制方法步骤为(1)设定的最小运行角度Δ＝0.1°和每次运行间隔时间Δt＝5分钟，当地经度和纬度分别为121.48°和31.2°，当地标准时间所在地的经度(即北京的经度)为116.4°，确定摆动支杆11与地平面的夹角为θ＝φ＝31.2°，摆动支杆11长度为A＝0.5米，移动支座16与固定轴承座14间的平均距离为B＝0.259米，采样编码器22的角度信号S为0°，执行步骤(2)；(2)确定9月22日为一年中的第266天，由公式(2)计算的太阳赤纬角为δ＝-0.8966°，执行步骤(3)；(3)根据太阳赤纬角δ＝-0.8966°和当地维度φ＝31.2°，由公式(3)得到摆动支杆11与地面的倾角α_s＝32.0966°，由公式(5)得到移动支座16的移动距离应为ΔB＝B-B'＝0.0067米，由公式(12)得到9月22日的日出和日落时角分别为ω_sr＝-89.5°和ω_ss＝89.5°，由公式(13)和(14)得到日出时刻和日落时刻分别为t_sr＝6.03和t_ss＝17.97小时，执行步骤(4)；(4)由公式(11)计算的真太阳时间为t_z＝14.72小时，大于日出时刻，执行步骤(5)；(5)没有阴天，执行步骤(6)；(6)没有碰到第一、第二、第三限位开关18、18'、18”，执行步骤(7)；(7)由公式(6)计算出太阳方位角γ_s＝58.2°，调整摆动支杆11与地面的倾角α_s＝32.0966°和结构的太阳方位角γ_s＝58.2°，执行步骤(8)；(8)比较第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2’、2”、2”’的电阻值R₂、R_2'、R_2”、R_2”'，判断R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，不成立，执行步骤(9)；(9)判断第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2’、2”、2”’的电阻值R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，不成立，执行步骤(10)；(10)判断第一、第二、第三、第四光敏传感器2、2’、2”、2”’的电阻值R₂＝R_2'≠R_2”＝R_2”'，成立，调整摆动支杆11与地面的倾角α_s＝32.12°，使得R₉＝R₁₀＝R₁₁＝R₁₂，执行步骤(13)；(13)运行间隔时间Δt已结束，执行步骤(14)；(14)判断真太阳时间t_z小于日落时刻，返回执行步骤(5)。

其运行结果与传统计算太阳位置跟踪法比较如图3所示。

可见本发明在一天中的任意时刻达到基于极轴坐标的光伏发电双轴跟踪结构的跟踪精度，且减少结构在极轴方向的运行次数，延长了结构寿命，有效克服太阳被部分遮敝的影响，提高结构上安装的光伏发电结构的输出功率。

Claims (1)

1.一种基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构的控制方法，基于极轴的光伏发电双轴跟踪结构包括有光伏组件(1)、第一、第二、第三、第四光敏传感器(2、2'、2”、2”')、倾斜丝杆轴(4)、上部步进电机(5)、上部蜗轮蜗杆减速器(6)、倾斜平台(7)、摆动支杆(11)、下部步进电机(12)、下部蜗轮蜗杆减速器(13)、固定轴承座(14)、移动支座(16)、底部丝杆轴(17)、底座(19)、下部支座(20)：其结构是下部支座(20)下部固定在底座(19)上，其上部通过右支撑销轴(10”)与固定在倾斜平台(7)下面的下部轴承座(8)相铰接，摆动支杆(11)下端通过左支撑销轴(10')与移动支座(16)相铰接，摆动支杆(11)上端通过上部支撑销轴(10)与固定在倾斜平台(7)下面的固定座(9)相铰接，由下部步进电机(12)和下部蜗轮蜗杆减速器(13)带动的底部丝杆轴(17)转动并带动移动支座(16)移动，底部丝杆轴(17)的右端与固定在底座(19)上的固定轴承座(14)相铰接，在下部步进电机(12)、下部蜗轮蜗杆减速器(13)及固定轴承座(14)内侧分别安装有第一、第二、第三限位开关(18、18'、18”)，由上部步进电机(5)和上部蜗轮蜗杆减速器(6)带动的倾斜丝杆轴(4)通过上下轴承座(3、3')安装在倾斜平台(7)上面，倾斜丝杆轴(4)上端与光伏组件(1)连接，倾斜丝杆轴(4)下端安装有编码器(22)，光伏组件(1)的四角处分别安装有第一、第二、第三、第四光敏传感器(2、2'、2”、2”')，倾斜平台(7)的长度与摆动支杆(11)的长度相等，左支撑销轴(10')与右支撑销轴(10”)的安装高度相同；

本发明特征在于对上述结构的控制方法是：

调节倾斜平台(7)与地面夹角等于摆动支杆(11)与地面夹角为θ＝φ，φ是当地维度，摆动支杆(11)长度为A，与地平面的夹角为以固定轴承座(14)为起点，移动支座(16)与固定轴承座(14)间的平均距离为B，则A与B之间满足式(1)：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{B}{A}---\left(1\right)$

然后，判断某一天是一年中的第n天，n为正整数，根据式(2)计算出太阳赤纬角δ，则摆动支杆(11)与地面的倾角α_s可由式(3)得到，式(3)中的正负号取春夏为正，秋冬为负，则移动支座(16)的移动距离ΔB可由式(4)、(5)得到，春夏季ΔB为正，移动支座16朝固定轴承座(14)方向移动，秋冬季ΔB为负，则移动支座16朝固定轴承座(14)反方向移动，太阳方位角γ_s可由式(6)得到：

α_s＝θ±δ   (3)

B'＝Aarcsin(α_s)   (4)

ΔB＝B-B'   (5)

$\sin {\mathrm{\γ}}_s=\frac{\cos \mathrm{\δ}\sin \mathrm{\ω}}{\cos {\mathrm{\α}}_s}---\left(6\right)$

其中ω是太阳时角，中午12点为0°，上午为负，下午为正，每小时的时角为15°，

由于地球围绕太阳的运行轨道是椭圆形轨道，因此真太阳时角ω_z与太阳时角ω间存在误差，真太阳时角ω_z可由式(7)、(8)、(9)得到，然后将式(6)中的太阳时角ω用真太阳时角ω_z代替：

E＝9.87sin 2C-7.53cos C-1.5sin C   (8)

$C=\frac{360(n-81)}{364}---\left(9\right)$

其中由式(10)得到时钟时间t，t＝12点时ω＝0，L为当地的经度，L_s为当地标准时间所在地的经度，由于我国位于东半球，所以式(7)中的正负号应取正号，则真太阳时间t_z可由式(11)得到：

$t=\left(\frac{\mathrm{\ω}}{15}\right)+12---\left(10\right)$

$t_z=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_z}{15}\right)+12---\left(11\right)$

每天的日出和日落的方位角可由式(12)得到，其中日出方位角ω_sr＝-ω_s，日落方位角ω_ss＝ω_s，则每天的日出日落时刻可由式(13)和(14)得到：

ω_s＝arccos(-tanφtanδ)   (12)

$t_{\mathrm{sr}}=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sr}}}{15}\right)+12---\left(13\right)$

$t_{\mathrm{ss}}=\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ss}}}{15}\right)+12---\left(14\right)$

由于公式计算和结构运行都会存在误差，此外，结构在运行过程中可能会部分遮敝，因此，在光伏组件(1)上安装有第一、第二、第三、第四光敏传感器(2、2'、2”、2”')，在倾斜丝杆轴(4)上安装有编码器(22)，分别对第一、第二、第三、第四光敏传感器(2、2'、2”、2”')的电阻值R₂、R_2'、R_2”、R_2”'进行比较：

如果，R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，则说明无极轴误差且光伏组件没有被部分遮蔽；

如果R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，则说明摆动支杆(11)与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s均有误差，首先通过下部步进电机(12)和下部蜗轮蜗杆减速器(13)调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器(22)的角度信号S，通过上部步进电机(5)和上部蜗轮蜗杆减速器(6)调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，即R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果R₂≠R_2”，但R₂＝R_2'和R_2”＝R_2”'，则说明摆动支杆(11)与地面的倾角α_s有误，判断R₂与R_2”的大小，使摆动支杆(11)与地面的倾角α_s向电阻值小的一侧运行，直到R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果，R₂≠R_2'，但R₂＝R_2”和R_2'＝R_2”'，则说明结构的太阳方位角γ_s有误，判断R₂与R_2'的大小，使结构的太阳方位角γ_s向电阻值小的一侧运行，结合编码器(22)的角度信号S，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

如果，突然出现四个光敏电阻值中三个相等，一个不等的情况(例如R₂＝R_2'＝R_2”≠R_2”')，则说明出现了部分遮蔽情况，判断四个电阻值那个最小，使摆动支杆(11)与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s向电阻值最小的一侧运行，首先调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器(22)的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，即R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'；

上述控制方法的实施步骤是：

步骤一、根据结构精度要求确定结构最小运行角度Δ，确定每次运行间隔时间Δt，当地经度L和维度φ，当地标准时间所在地的经度L_s，确定摆动支杆(11)长度A，与地平面的夹角θ，移动支座(16)与固定轴承座(14)间的平均距离B，采样编码器(22)的角度信号S；

步骤二、计算某一天在一年中的第n天，由公式(2)计算出当天的太阳赤纬角δ；

步骤三、根据太阳赤纬角δ和当地维度φ，由公式(3)得到摆动支杆(11)与地面的倾角α_s，由公式(5)得到移动支座(16)的移动距离ΔB，由公式(12)得到当天的日出方位角ω_sr和日落方位角ω_ss，进而由公式(13)和(14)得到当天的日出时刻t_sr和日落时刻t_ss；

步骤四、根据时钟时间由公式(11)计算真太阳时间t_z，判断真太阳时间t_z是否大于等于日出时刻t_sr，是，执行步骤五；否，返回步骤四；

步骤五、根据第一、第二、第三、第四光敏传感器判断是否阴天，是，返回步骤五；否，执行步骤六；

步骤六、判断是否碰到了第一、第二、第三限位开关(18、18'、18”)，是，结构停止，否，执行步骤七；

步骤七、根据真太阳时间由公式(6)计算出太阳方位角γ_s，根据Δ调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s，执行步骤八；

步骤八、比较R₂、R_2'、R_2”、R_2”'，判断R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，是，保持摆动支杆(11)与地面的倾角α_s和结构的太阳方位角γ_s，执行步骤十三；否，执行步骤九；

步骤九、判断R₂≠R_2'≠R_2”≠R_2”'，是，根据Δ，依次调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器(22)的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'、R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十；

步骤十、判断是否R₂＝R_2'≠R_2”＝R_2”'，是，根据Δ调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十一；

步骤十一、判断是否R₂＝R_2”≠R_2'＝R_2”'，是，结合编码器(22)的角度信号S，根据Δ调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；否，执行步骤十二；

步骤十二、寻找最小阻值R_min，根据Δ调整摆动支杆(11)与地面的倾角α_s使得R₂＝R_2”、R_2'＝R_2”'，然后结合编码器(22)的角度信号S，调整结构的太阳方位角γ_s，使得R₂＝R_2'＝R_2”＝R_2”'，执行步骤十三；

步骤十三、判断运行间隔时间Δt是否结束，是，执行步骤十四；否，等待行间隔时间Δt结束，返回步骤十三；

步骤十四、判断真太阳时间t_z是否大于等于日落时刻，是，结构停止，否，返回执行步骤五。