CN111966132B - 一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法 - Google Patents

一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法 Download PDF

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Abstract

一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。解决了现有太阳能跟踪系统跟踪精度低的问题。它包括对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理；检测太阳的方位角和俯仰角，检测跟踪装置的方位角和俯仰角；计算方位角误差、俯仰角误差；分别求解变域空间中方位角误差变量、俯仰角误差变量、方位角误差变化变量、俯仰角误差变化变量；计算四个变量的变化因子；计算四个变量的变域空间的变域范围；确定新变域空间中四个变量的表达式；对新变域空间的方位角和俯仰角的控制规则进行自适应调控；计算新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量；控制电机转动相应的转角。本发明的有益效果，能进一步提高太阳能系统的能量转换效率。

Description

一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能跟踪控制技术领域，具体涉及一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。
背景技术
随着社会的发展，节能减排已成为人们所关注的问题，太阳能作为一种新兴的绿色能源，正得到迅速发展与应用，尤其是在无电力设施或电力线难以到达的偏远地区，利用太阳能发电就显得极为重要。
由于太阳相对地球的运动，导致照射到固定的光伏电池板上的太阳光每天在不同的时刻或每年不同的时间具有不同的入射角。此种入射光线会降低太阳能电池板的收集效率及减少太阳能电池板产生的电量。由于收集的太阳能量与余弦角成正比，即太阳光的入射角与太阳能电池板的垂直表面之间的夹角，此效果所导致的损失即为熟知的余弦损失。由于太阳的光照方向和强度随时间不断变化，会影响太阳能的接收效率，太阳跟踪是指在太阳照射过程中受光面跟太阳光线始终趋于垂直，以在有限的使用面积内收集更多的太阳能，太阳跟踪是太阳能中一种提高转换效率的有效手段。采用太阳能跟踪装置，能使太阳能的接收率提高37.7％。由此可见，太阳跟踪系统可使太阳能的接收效率大大提高，从而提高太阳能的光伏发电效率。
太阳能跟踪装置通常是一种自动化设备，其跟踪太阳精度是影响能量转化效率的一个重要因素。根据跟踪装置的机械特性，可以将跟踪装置分为单轴跟踪装置和二轴跟踪装置。由于单轴跟踪装置一般只能实现一个方向的太阳跟踪，而不能同时对太阳的东西和南北方向的角度变化进行自动跟踪，导致太阳能板吸收太阳光效率较低。二轴跟踪装置可以保证太阳能板在一年四季高精度的跟踪太阳光运动，获得较高的能量转化效率。
传统的太阳能自动跟踪装置及方法的光电传感器大多采用传统的结构，探测范围小，容易出现跟踪丢失和误操作，跟踪控制系统根据光线的投影计算太阳角度的偏差，角度误差大，跟踪精度低，不能很好地满足太阳能跟踪控制系统的精度要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法。
本发明的技术方案是：一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其步骤如下：
(1)对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理，设置太阳光检测装置的检测周期T1、太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置的采样周期T2、太阳能自动跟踪控制周期T3，三者之间满足T1＝T2，T3＝nT1，且n为大于或等于1的整数；
(2)根据太阳光检测装置得到当前位置和当前时刻太阳的方位角和俯仰角，根据太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置，分别得到太阳能自动跟踪装置的实际方位角和实际俯仰角；
(3)计算第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差和误差变化、计算第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差和误差变化；
(4)分别求解变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量；
(5)分别求解变域空间中第k时刻四个变量的变化因子；
(6)分别计算变域空间中第k时刻四个变量的变域范围；
(7)确定新变域空间中四个变量的表达式；
(8)对新变域空间中方位角和俯仰角的控制规则进行自适应调控；
(9)计算新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量；
(10)分别将新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量输送给太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴的电机驱动器，电机驱动器控制电机分别回转相应的角度。
作为本发明的一种改进，步骤(3)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000031
式中，r1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，r1(k-1)表示为第k-1时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，θt1(k)表示为第k时刻太阳的方位角，θa1(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际方位角，r2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差，r2(k-1)表示为第k-1时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间的误差，θt2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角，θa2(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角，Δr1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化，Δr2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化，其中k满足k≥2，且为整数。
作为本发明的进一步改进，步骤(4)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000041
式中，R1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，Rmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差的最大值，rmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间实际误差的最大值，Rc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rcmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，rcmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，R2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rmax2表示为变域空间中太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差的最大值，rmax2表示为太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间实际误差的最大值，Rc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量，Rcmax2表示为变域空间中太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值，rcmax2表示为太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值。
作为本发明的进一步改进，步骤(5)中分别计算变域空间中第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变化变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，其表达式为：
Figure BDA0002643799470000051
式中，kR1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变化因子，kRc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变化因子，kR2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变化因子，kRc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，a11表示为方位角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a11>0，a12表示为俯仰角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a12>0，a21表示为方位角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a21>0，a22表示为俯仰角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a22>0。
作为本发明的进一步改进，步骤(6)中分别计算变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变域范围[-Rmax1kR1(k),Rmax1kR1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变域范围[-Rmax2kR2(k),Rmax2kR2(k)]、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax1kRc1(k),Rcmax1kRc1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax2kRc2(k),Rcmax2kRc2(k)]。
作为本发明的进一步改进，步骤(7)中分别确定在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量，其表达式为：
Figure BDA0002643799470000061
式中，R1′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，R2′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rc′1(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rc′2(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量。
作为本发明的进一步改进，步骤(8)中自适应调控规则表达式为：
Figure BDA0002643799470000062
式中，f1(k)表示为第k时刻方位角在新变域空间中的控制规则，f2(k)表示为第k时刻俯仰角在新变域空间中的控制规则。
作为本发明的进一步改进，步骤(9)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000071
式中，u1(k)表示为新变域空间的方位角输出信号量，ku1表示为方位角输出信号缩放系数，其满足ku1∈(0,1]，u2(k)表示为新变域空间的俯仰角输出信号量，ku2表示为俯仰角输出信号缩放系数，其满足ku2∈(0,1]。
本发明的有益效果：通过太阳检测装置检测太阳的方位角和俯仰角，跟踪装置的监测装置检测方位轴和俯仰轴的转角，并将方位轴的实际方位角误差量和方位角误差变化量以及俯仰轴的实际俯仰角误差和俯仰角误差变化量作为控制器的输入变量，通过对新变域空间中控控制规则的自适应调控，在新变域空间中得到更高精度的方位角和俯仰角输出信号量，对电机进行高精度控制，从而提高了控制精度，将能进一步提高太阳能系统的能量转换效率和降低光伏发电系统的制造成本。
附图说明
附图1为太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
由图1所示，一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其步骤如下：
(1)对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理，设置太阳光检测装置的检测周期T1、太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置的采样周期T2、太阳能自动跟踪控制周期T3，三者之间满足T1＝T2，T3＝nT1，且n为大于或等于1的整数；
(2)根据太阳光检测装置得到当前位置和当前时刻的太阳的方位角和俯仰角，根据太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置，分别得到太阳能自动跟踪装置的实际方位角和实际俯仰角；
(3)计算第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差和误差变化、计算第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差和误差变化；
(4)分别求解变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量；
(5)分别求解变域空间中第k时刻四个变量的变化因子；
(6)分别计算变域空间中第k时刻四个变量的变域范围；
(7)确定新变域空间中四个变量的表达式；
(8)对新变域空间中方位角和俯仰角的控制规则进行自适应调控；
(9)计算新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量；
(10)分别将新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量输送给太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴的电机驱动器，电机驱动器控制电机分别回转相应的角度。
步骤(3)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000091
式中，r1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，r1(k-1)表示为第k-1时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，θt1(k)表示为第k时刻太阳的方位角，θa1(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际方位角，r2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差，r2(k-1)表示为第k-1时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差，θt2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角，θa2(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角，Δr1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化，Δr2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化，其中k满足k≥2，且为整数。
步骤(4)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000092
式中，R1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，Rmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差的最大值，rmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间实际误差的最大值，Rc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rcmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，rcmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，R2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rmax2表示为变域空间中太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差的最大值，rmax2表示为太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间实际误差的最大值，Rc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量，Rcmax2表示为变域空间中太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值，rcmax2表示为太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值。
步骤(5)中分别计算变域空间中第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变化变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，其表达式为：
Figure BDA0002643799470000111
式中，kR1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变化因子，kRc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变化因子，kR2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变化因子，kRc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，a11表示为方位角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a11>0，a12表示为俯仰角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a12>0，a21表示为方位角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a21>0，a22表示为俯仰角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a22>0。
步骤(6)中分别计算变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变域范围[-Rmax1kR1(k),Rmax1kR1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变域范围[-Rmax2kR2(k),Rmax2kR2(k)]、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax1kRc1(k),Rcmax1kRc1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax2kRc2(k),Rcmax2kRc2(k)]。
步骤(7)中分别确定在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量，其表达式为：
Figure BDA0002643799470000121
式中，R1′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，R2′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rc′1(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rc′2(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量。
步骤(8)中自适应调控规则表达式为：
Figure BDA0002643799470000122
式中，f1(k)表示为第k时刻方位角在新变域空间中的控制规则，f2(k)表示为第k时刻俯仰角在新变域空间中的控制规则。
步骤(9)中的表达式为：
Figure BDA0002643799470000131
式中，u1(k)表示为新变域空间的方位角输出信号量，ku1表示为方位角输出信号缩放系数，其满足ku1∈(0,1]，u2(k)表示为新变域空间的俯仰角输出信号量，ku2表示为俯仰角输出信号缩放系数，其满足ku2∈(0,1]。
本发明通过太阳检测装置检测太阳的方位角和俯仰角，跟踪装置的监测装置检测方位轴和俯仰轴的转角，并将方位轴的实际方位角误差量和方位角误差变化量以及俯仰轴的实际俯仰角误差和俯仰角误差变化量作为控制器的输入变量，通过变域控制的变域控制规则的自适应调控，在新变域空间中得到更高精度的方位角和俯仰角输出信号量，对电机进行高精度控制，从而提高了控制精度，将能进一步提高太阳能系统的能量转换效率和降低光伏发电系统的制造成本。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于:其步骤如下：
(1)对太阳能自动跟踪装置系统进行参数初始化处理，设置太阳光检测装置的检测周期T1、太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置的采样周期T2、太阳能自动跟踪控制周期T3，三者之间满足T1＝T2，T3＝nT1，且n为大于或等于1的整数；
(2)根据太阳光检测装置得到当前位置和当前时刻太阳的方位角和俯仰角，根据太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴转角检测装置，分别得到太阳能自动跟踪装置的实际方位角和实际俯仰角；
(3)计算第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差和误差变化、计算第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差和误差变化；
(4)分别求解变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量；
(5)分别求解变域空间中第k时刻四个变量的变化因子；
(6)分别计算变域空间中第k时刻四个变量的变域范围；
(7)确定新变域空间中四个变量的表达式；
(8)对新变域空间中方位角和俯仰角的控制规则进行自适应调控；
(9)计算新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量；
(10)分别将新变域空间的方位角和俯仰角输出信号量输送给太阳能自动跟踪装置的方位轴和俯仰轴的电机驱动器，电机驱动器控制电机分别回转相应的角度；
其中步骤(3)中的表达式为：
Figure FDA0003772241350000021
式中，r1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，r1(k-1)表示为第k-1时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差，θt1(k)表示为第k时刻太阳的方位角，θa1(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际方位角，r2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间的误差，r2(k-1)表示为第k-1时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差，θt2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角，θa2(k)表示为第k时刻太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角，Δr1(k)表示为第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化，Δr2(k)表示为第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化，其中k满足k≥2，且为整数；
其中步骤(4)中的表达式为：
Figure FDA0003772241350000022
式中，R1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，Rmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差的最大值，rmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间实际误差的最大值，Rc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rcmax1表示为变域空间中太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，rcmax1表示为太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化的最大值，R2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rmax2表示为变域空间中太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差的最大值，rmax2表示为太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间实际误差的最大值，Rc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量，Rcmax2表示为变域空间中太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值，rcmax2表示为太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化的最大值。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于步骤(5)中分别计算变域空间中第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变量的变化因子、第k时刻太阳方位角与太阳能自动跟踪装置实际方位角之间误差变化变量的变化因子、第k时刻太阳俯仰角与太阳能自动跟踪装置实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，其表达式为：
Figure FDA0003772241350000041
式中，kR1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变化因子，kRc1(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变化因子，kR2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变化因子，kRc2(k)表示为变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变化因子，a11表示为方位角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a11>0，a12表示为俯仰角误差变量的变化因子的指数系数，且满足a12>0，a21表示为方位角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a21>0，a22表示为俯仰角误差变化变量的变化因子的指数系数，且满足a22>0。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于步骤(6)中分别计算变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量的变域范围[-Rmax1kR1(k),Rmax1kR1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量的变域范围[-Rmax2kR2(k),Rmax2kR2(k)]、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax1kRc1(k),Rcmax1kRc1(k)]、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量的变域范围[-Rcmax2kRc2(k),Rcmax2kRc2(k)]。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于步骤(7)中分别确定在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量、第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量、第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量，其表达式为：
Figure FDA0003772241350000051
式中，R1′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变量，R2′(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变量，Rc′1(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的方位角与太阳能自动跟踪装置的实际方位角之间误差变化变量，Rc′2(k)表示为在新变域空间中第k时刻太阳的俯仰角与太阳能自动跟踪装置的实际俯仰角之间误差变化变量。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于步骤(8)中自适应调控规则表达式为：
Figure FDA0003772241350000052
式中，f1(k)表示为第k时刻方位角在新变域空间中的控制规则，f2(k)表示为第k时刻俯仰角在新变域空间中的控制规则。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能全自动高精度跟踪闭环控制方法，其特征在于步骤(9)中的表达式为：
Figure FDA0003772241350000061
式中，u1(k)表示为新变域空间的方位角输出信号量，ku1表示为方位角输出信号缩放系数，其满足ku1∈(0,1]，u2(k)表示为新变域空间的俯仰角输出信号量，ku2表示为俯仰角输出信号缩放系数，其满足ku2∈(0,1]。
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