解决途径：

①研究并掌握太阳能自动跟踪系统的原理；

②研究并掌握各类跟踪方式的工作原理；

③研究并设计一套性能最优、成本最低的跟踪系统；

④学习相关编程软件，掌握软件编写的基本规则；

⑤设计一套路径规划最优的开关电路控制系统；

⑥对控制系统进行验证和调试。

1。4预期方案和预期结果

本课题主要研究并设计一套太阳能跟踪系统，实现在不同气候条件下，能够对太阳进行实时跟踪。该系统采用双轴伺服，在使用简易机械结构的前提下，确保太阳能跟踪系统能够在高度和方位上均较为准确的跟踪太阳。同时，采用两种跟踪方式的结合（即光强跟踪和时空控制跟踪，下文会详细叙述），保证了跟踪系统在阳光充足和阴天下雨两种不同环境下均有较高的精度，能自动实时跟踪。最后，自行设计了一套光电探测电路，由4个光敏电阻通过两两相对的模式组建电路，能够灵敏的探测到太阳光，以此来代替四象限探测器的使用。

在此，将进行太阳能跟踪系统的控制系统的设计与编程，根据控制电路编写程序，使程序能够自动控制整个系统的运转。具体实现是通过C语言环境编写的程序，将所有的模块对应的程序烧制进单片机，并设置一个总开关和两个按键以重置和确认，能够实现通过开关和按键对整个系统进行操作。

2  太阳跟踪系统的工作原理和方式

2。1工作原理

太阳能跟踪系统重点在于“自动”。将太阳光跟踪传感器安装在太阳能电池板装置上，传感器会根据太阳光的强度，反馈出相对应的电信号，通过A/D转换，再由单片机进行比较处理测出高度角方位角，然后给出对应的控制信号来驱动电机，带动整个机构运转，使得太阳能电池板始终跟随着太阳位置来运动。当太阳偏转了一定角度后，控制器发出指令，转动电机旋转几秒钟，使电池板到达正对太阳位置时停止，等待太阳的下一个偏转角度，如此循环间歇性的运转；当阴天或晚上没有太阳出现时停止运转；只要太阳出现它就自动寻找并跟踪到位，无需人工干预。

2。2工作方式

太阳能跟踪系统主要是通过探测器来进行太阳光的探测，反馈信号给单片机，给出脉冲控制电机进行运转。所以不同的设计方案主要体现在材料的应用和控制方式上。其常见的控制方式主要有匀速控制法、光强控制法以及时空控制法。

2。2。1固定式匀速控制方法

由于地球的自转速度是固定的，所以可以假定早上太阳从东方升起，然后经过正南方向向西运动，最后落山。太阳在方位角上以15°/h匀速运动，24h 移动一周。高度角等于当地纬度作为一个极轴不变。这种方式的跟踪过程是将固定在极轴上的太阳能电池板以地球自转角速度15°/h 的速度转动，即可达到跟踪太阳，保持太阳能电池板平面与太阳光线垂直的目的。这种方法控制简单，但在安装和调整机械时很困难，初始角度很难确定和调节，并且很容易受季节等因素的影响，控制精度较差[5]。

2。2。2光强控制方法

在探测高度角和方位角时，分别利用两对光敏电阻作为太阳位置的敏感元件，将4只光敏电池安装在一个透光的玻璃试管中。如图2。1所示，两对光敏电阻均被中间隔板隔开，对称地放在隔板两侧。当电池板对准太阳时，太阳光平行于隔板，两只光敏电阻接收的光照强度相等，输出电压信号相同。当太阳光偏移一定角度时，隔板的阴影落在其中一只光敏电阻上，使相对的两只光敏电池的受光照强度不等，输出电压信号也不相等。根据输出电压信号的变化和比较来进行对太阳的跟踪。此种方法的特点是电路简单、成本低廉、测量精度较高，缺点是在阴天的环境下会无法跟踪太阳。