一种定日镜集群控制方法及系统与流程

本发明涉及一种定日镜集群控制方法及系统，属于光热场集群控制。

背景技术：

1、在塔式光热发电厂中，镜场占地面积大，同时镜子数量庞大，镜场效率也与定日镜的控制精度有较大关联。要保证塔式光热发电厂中定曰镜实时地精确地将太阳光线反射至吸热器中，与高精度的控制器和反馈系统是分不开的。但由于塔式光热发电厂镜子数量庞大，而且每面镜子的理想姿态各不相同。若对每一面定日镜采取高精度的闭环控制，其控制成本将十分昂贵。

2、现阶段大多数塔式光热发电厂采用开环控制，对每个电机输入预定程序，使定日镜自主完成一天中自东向西的跟踪，仅仅在日落后对其进行归零校正。但开环的控制方式将无可避免的造成误差，不仅会导致定日镜的无效反射造成能量损失，而且可能还会因为反射偏差造成吸热器损坏，进而带来更大的经济损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种定日镜集群控制方法及系统，以解决现有技术无法兼顾控制精度和控制成本的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种定日镜集群控制方法，包括以下步骤：

3、第一方面

4、一种定日镜集群控制方法，包括：

5、采用领导-跟踪者的集群控制策略，对镜群中的主动定日镜进行闭环控制，对镜群中的从动定日镜进行开环控制，得到主动定日镜的高度角、方位角、高度角偏转值和方位角偏转值；

6、根据主动定日镜的高度角、方位角、高度角偏转值和方位角偏转值，计算得到主动定日镜的面法线变量；

7、根据主动定日镜的面法线变量和入射光向量，得到主动定日镜面法线向量与入射光线的夹角，进一步计算得到主动定日镜变化后的反射光单位向量；

8、根据主动定日镜、从动定日镜和镜面场的吸热器的坐标，计算变化后的从动定日镜的反射向量；

9、根据变化后的从动定日镜的反射向量，计算变化后的从动定日镜的高度角和方位角，对从动定日镜进行控制。

10、可选的，所述主动定日镜的入射光向量的获取包括：

11、根据如下公式计算得到太阳的高度角hs与方位角as：

12、sin(hs)＝sinδsinφ+cosδcosφcosω

13、cos(as)＝(cosδsinω)/cos(hs)

14、其中，δ为太阳的赤纬角，δ＝23.45sin[360(284+n)/365]，n表示一年中的第n天，φ是目标地的维度，北纬为正，南纬为负，ω表示地球每小时自转的角度，ω＝15(t-12)，t为真太阳时；

15、根据太阳的高度角hs与方位角as后，通过如下公式计算得到入射光向量

16、

17、可选的，所述主动定日镜面法线变量的计算公式为：

18、

19、其中，ar为定日镜的方位角，hr为定日镜的高度角，α为定日镜的高度角偏转值，β为定日镜的方位角偏转值，为主动定日镜面法线变量。

20、可选的，所述主动定日镜面法线向量与入射光线的夹角的公式为：

21、

22、其中，为入射光向量。

23、可选的，所述主动定日镜变化后的反射光单位向量的计算公式为：

24、

25、可选的，所述根据主动定日镜、从动定日镜和镜面场的吸热器的坐标，计算变化后的从动定日镜的反射向量包括：

26、将反射光向量转化为原模长，并与原反射向量进行比较，算出偏差

27、其中，主动定日镜的坐标设为(xc，yc，zc)，q为镜面场的吸热器，坐标设为(0，0，zq)；计算从动定日镜初始反射向量为：

28、

29、其中，x，y为从镜与主镜在镜场坐标系下的位置坐标差；

30、计算得到变化后从动定日镜的反射向量a1为：

31、

32、可选的，所述计算变化后的从动定日镜的高度角和方位角的公式为：

33、

34、

35、其中，hr1为变化后的从动定日镜的高度角，ar1为变化后的从动定日镜的方位角。

36、可选的，所述方法还包括：

37、将镜群中的若干定日镜设置为主动定日镜，其余设为从动定日镜。

38、可选的，所述若干主动定日镜中至少有两个为主动定日镜，其余定日镜分为两部分，分别跟随所述两个主动定日镜。

39、第二方面

40、一种定日镜集群控制系统，所述系统包括：

41、信息转换模块，用于采用领导-跟踪者的集群控制策略，对主动定日镜进行闭环控制，对从动定日镜进行开环控制，得到主动定日镜的高度角、方位角、高度角偏转值和方位角偏转值；

42、第一计算模块，用于根据主动定日镜的高度角、方位角、高度角偏转值和方位角偏转值，计算得到主动定日镜的面法线变量；

43、第二计算模块，用于根据主动定日镜的面法线变量和入射光向量，得到主动定日镜的面法线向量与入射光线的夹角，进一步计算得到主动定日镜变化后的反射光单位向量；

44、第三计算模块，用于根据主动定日镜、从动定日镜和镜面场的吸热器的坐标，计算变化后的从动定日镜的反射向量；

45、控制模块，根据变化后的从动定日镜的反射向量，计算变化后的从动定日镜的高度角和方位角，对从动定日镜进行控制。

46、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

47、1、本发明的控制方案仅使用两面领导定日镜，不仅有效的控制了镜场控制成本，同时相较于一面领导定日镜，提高了信息转换接收速度，降低了转换误差；

48、2、本发明采用闭环控制方法，该方法充分考虑系统的跟踪误差和控制能量消耗；

49、3、本发明有效地解决了现阶段定日镜控制精度低、鲁棒性差的问题，提高了控制效率。

技术特征：

1.一种定日镜集群控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述主动定日镜的入射光向量的获取包括：

3.根据权利要求1所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述主动定日镜面法线变量的计算公式为：

4.根据权利要求3所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述主动定日镜面法线向量与入射光线的夹角的公式为：

5.根据权利要求4所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述主动定日镜变化后的反射光单位向量的计算公式为：

6.根据权利要求3所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述根据主动定日镜、从动定日镜和镜面场的吸热器的坐标，计算变化后的从动定日镜的反射向量包括：

7.根据权利要求5所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述计算变化后的从动定日镜的高度角和方位角的公式为：

8.根据权利要求1所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的定日镜集群控制方法，其特征在于，所述若干主动定日镜中至少有两个为主动定日镜，其余定日镜分为两部分，分别跟随所述两个主动定日镜。

10.一种定日镜集群控制系统，其特征在于，所述系统包括：

技术总结本发明涉及光热场集群控制技术领域，尤其涉及一种定日镜集群控制方法及系统，提出了一个领导－跟踪者的集群控制策略，通过在每个镜群之中设置两个主动定日镜，对其进行闭环控制，其余设置为从动定日镜，对其进行开环控制，在定日镜群的控制过程中，运用信息转换方法，使得从动定日镜更好的获取角度转动信息，降低了控制成本的同时提高了控制效率，并能保持较高的控制精度。技术研发人员：王海涛,林振敏,陈剑光,张蓉,唐炜洁,陈思宁,姚文广受保护的技术使用者：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9