一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法与流程

1.本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法。


背景技术：

2.太阳能属于可再生能源，利用太用能发电绿色、经济、环保，在太阳能发电中，正确估算太阳能板的角度，减少太阳能板角度调整误差对提高太阳能发电效率有重要作用。
3.目前，太阳能板角度计算精度主要取决于使用的计算方法和测量设备的精度。传统的太阳能板角度计算方法主要基于经纬度和时间等因素，但这种方法存在一定的误差，尤其是在极地地区和山区等地形复杂的地方。此外，太阳能板角度的调整还需要依靠角度测量仪器，例如太阳追踪装置，但这些设备的精度也存在一定的误差。同时，太阳能板的角度应该根据地理位置和时间等因素进行调整，以使太阳能板能够最大程度地接收到太阳光，并将其转化为电能。由于太阳能板的角度需要根据多种因素进行计算和调整，因此其角度计算精度和角度调整误差均较高。
4.因此，为了提高太阳能板的发电效率，需要对太阳能板角度进行精度修正。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。因此，本发明提供了一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，用来解决实际问题中，太阳能板角度误差高、精度差的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
8.本发明提供了一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，包括：
9.通过太阳能板位置信号计算混合误差信号；
10.设计修正函数，对所述混合误差信号进行修正，并计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
；
11.根据所述下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，计算下一次混合误差信号；
12.通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，得到太阳能板角度误差修正矩阵；
13.基于太阳能板角度误差修正矩阵建立约束准则。
14.作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：所述太阳能板位置信号计算混合误差信号，包括：
15.太阳能板角度信号ui和太阳能板角度传感器测量干扰信号ni，其中太阳能板位置信号与太阳能板角度信号ui和太阳能板角度传感器测量干扰信号ni之间的关系为：
[0016][0017]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：计算混合误差信号，包括：
[0018][0019][0020]
vi＝gi+ηi[0021]
其中，di为太阳方位角度信号，wo为太阳能板角度误差修正矩阵初值，vi为太阳测量干扰背景信号，gi为热噪声序列，ηi为非热噪声序列；为带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的混合误差信号，ei为不带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的纯净误差信号，t为转置符，wi为当前太阳能板角度误差修正矩阵。
[0022]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：设计修正函数，包括：
[0023]
所述设计的修正函数表示为：
[0024][0025]
其中，θ()为修正函数，δ为混合误差控制因子，用来抑制混合误差信干扰发生时而导致较大的误差，当时可视为无混合误差干扰的存在，
·
表示为乘法运算。
[0026]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，包括：
[0027][0028]
其中，||
·
||为二范数运算符，μ为下一刻太阳能板角度误差修正矩阵控制因子。
[0029]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：根据所述下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，计算下一次混合误差信号，包括：
[0030]
计算下一次混合误差信号的公式表示为：
[0031][0032]
其中，为下一次混合误差信号，为当前混合误差信号。
[0033]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，包括：
[0034]
修正下一次混合误差信号的公式表示为：
[0035][0036]
更新太阳能板角度误差修正矩阵：
[0037][0038][0039]
其中，w
′
i+1
为偏差叠加量引入后的下一刻太阳能板角度误差修正矩阵，zi为误差修正矩阵偏差叠加量，为太阳测量干扰背景信号热噪声gi的方差，为太阳能板角度传感器测量干扰信号方差。
[0040]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：还包括：
[0041][0042]
其中，为非热噪声序列ηi的方差，e为期望运算符；
[0043]
由于非热噪声序列ηi出现，会导致误差波动；因此，太阳能板角度传感器测量干扰信号方差修正为：
[0044][0045][0046]
其中，mi为非热噪声序列，ρ为太阳测量干扰背景信号热噪声gi的方差与太阳能板角度传感器测量干扰信号方差比；
[0047]
若mi＝0，则估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿为：
[0048][0049]
其中，为估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿。
[0050]
作为本发明所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的一种优选方案，其中：基于太阳能板角度误差修正矩阵建立约束准则，包括：
[0051][0052]
其中，为太阳能板位置信号的合集，k为第k个时刻太阳能板位
置信号。
[0053]
与现有技术相比，发明有益效果为：本发明通过结合太阳测量干扰背景信号，热噪声序列，非热噪声序列，与太阳能板角度传感器测量干扰信号的混合误差信号，对估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿，提高太阳能板角度误差修正矩阵的精度；考虑了当干扰发生时，混合误差信号的值突然剧烈波动，太阳能板角度误差修正矩阵的估算会被干扰破坏，造成较大的偏差，对混合误差信号引入修正函数，提高太阳能板角度误差修正矩阵的精度；偏差叠加量引入太阳能板角度误差修正矩阵提高了太阳能板角度误差修正矩阵的精度。
附图说明
[0054]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0055]
图1为本发明一个实施例所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的总体流程图；
[0056]
图2为本发明一个实施例所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法的太阳能板角度误差对比图。
具体实施方式
[0057]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0058]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0059]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0060]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0061]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0062]
本发明中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、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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。
[0063]
实施例1
[0064]
参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，包括：
[0065]
s1、通过太阳能板位置信号，计算混合误差信号；
[0066]
进一步的，太阳能板位置信号包括，太阳能板角度信号ui和太阳能板角度传感器测量干扰信号ni；其中太阳能板位置信号与太阳能板角度信号ui和太阳能板角度传感器测量干扰信号ni之间的关系为：
[0067][0068]
计算混合误差信号，包括：
[0069][0070][0071]
vi＝gi+ηi[0072]
其中，di为太阳方位角度信号，wo为太阳能板角度误差修正矩阵初值，vi为太阳测量干扰背景信号，gi为热噪声序列，ηi为非热噪声序列；为带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的混合误差信号，ei为不带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的纯净误差信号，t为转置符，wi为当前太阳能板角度误差修正矩阵；
[0073]
s2、设计修正函数，对混合误差信号进行修正，并计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵；
[0074]
进一步的，设计修正函数，包括：
[0075][0076]
其中，θ()为修正函数，δ为混合误差控制因子，用来抑制混合误差信干扰发生时而导致较大的误差，当时可视为无混合误差干扰的存在，
·
表示为乘法运算；
[0077]
更进一步的，计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，包括：
[0078][0079]
其中，||.||为二范数运算符，μ为下一刻太阳能板角度误差修正矩阵控制因子；
[0080]
s3、根据下一刻太阳能板角度误差修正矩阵，计算下一次混合误差信号；
[0081]
进一步的，计算下一次混合误差信号的公式表示为：
[0082][0083]
其中，为下一次混合误差信号，为当前混合误差信号；
[0084]
s4、通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，得到太阳能板角度误差修正矩阵；
[0085]
进一步的，通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，公式表示为：
[0086][0087]
更进一步的，更新太阳能板角度误差修正矩阵：
[0088][0089][0090]
其中，w
′
i+1
为偏差叠加量引入后的下一刻太阳能板角度误差修正矩阵，zi为误差修正矩阵偏差叠加量，为太阳测量干扰背景信号热噪声gi的方差，为太阳能板角度传感器测量干扰信号方差；
[0091]
应当说明的是，由于：
[0092][0093]
其中，为非热噪声序列ηi的方差，e为期望运算符；
[0094]
当非热噪声序列ηi出现，会导致误差波动；因此，太阳能板角度传感器测量干扰信号方差修正为：
[0095][0096][0097]
其中，mi为非热噪声序列，ρ为太阳测量干扰背景信号热噪声gi的方差与太阳能板角度传感器测量干扰信号方差比；
[0098]
若mi＝0，则估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿为：
[0099][0100]
其中，为估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿；
[0101]
应当说明的是，mi＝0意味着不存在非热噪声序列；
[0102]
s5、基于太阳能板角度误差修正矩阵建立约束准则；
[0103]
进一步的，约束规则表示为：
[0104][0105]
其中，为太阳能板位置信号的合集，k为第k个时刻太阳能板位置信号。
[0106]
实施例2
[0107]
参照图2，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，包括：
[0108]
为验证本方法相对传统的技术方案具有较高的精度、更强的抗燃动能力、更强的修正误差本实施例中将采用传统的技术方案和本方法分别优化对比；
[0109]
实验方法为：采集太阳能板位置信号计算混合误差信号，计算偏差叠加量引入后的下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
′
i+1
，计算混合误差信号经过太阳能板角度误差修正矩阵修正后的误差图2中红色线为本发明实验曲线；对比其他现有技术的方法，采用相同的太阳能板位置信号计算混合误差信号作为输入，对方方法未引入太阳能板角度误差修正矩阵w
′
i+1
；
[0110]
从图2可以看出，红色线为本发明方法太阳能板角度误差，其他线条为现有技术的误差，可以看出采用本发明的方法后太阳能板角度误差接近-30db附近，而没有本方法其误差分布于-10db至-20db范围，本发明方法引入后比现有技术提升了大于10db的精度；图中的尖峰为发生干扰发生时的太阳能板角度误差，可以看出，当干扰发生时太阳能板角度误差突然剧烈波动，由于引入修正函数，其误差能迅速降低，体现了强大的抗扰动能力。
[0111]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，包括：通过太阳能板位置信号计算混合误差信号；设计修正函数，对所述混合误差信号进行修正，并计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
；根据所述下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，计算下一次混合误差信号；通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，得到太阳能板角度误差修正矩阵；基于太阳能板角度误差修正矩阵建立约束准则。2.如权利要求1所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，所述太阳能板位置信号计算混合误差信号，包括：太阳能板角度信号u
i
和太阳能板角度传感器测量干扰信号n
i
，其中太阳能板位置信号与太阳能板角度信号u
i
和太阳能板角度传感器测量干扰信号n
i
之间的关系为：3.如权利要求2所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，计算混合误差信号，包括：误差信号，包括：v
i
＝g
i
+η
i
其中，d
i
为太阳方位角度信号，w
o
为太阳能板角度误差修正矩阵初值，v
i
为太阳测量干扰背景信号，g
i
为热噪声序列，η
i
为非热噪声序列；为带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的混合误差信号，e
i
为不带有太阳测量干扰信号与太阳能板角度传感器测量干扰信号的纯净误差信号，t为转置符，w
i
为当前太阳能板角度误差修正矩阵。4.如权利要求1或3所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，设计修正函数，包括：所述设计的修正函数表示为：其中，θ()为修正函数，δ为混合误差控制因子，用来抑制混合误差信干扰发生时而导致较大的误差，当时可视为无混合误差干扰的存在，
·
表示为乘法运算。5.如权利要求4所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，计算下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，包括：
其中，||
·
||为二范数运算符，μ为下一刻太阳能板角度误差修正矩阵控制因子。6.如权利要求5所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，根据所述下一刻太阳能板角度误差修正矩阵w
i+1
，计算下一次混合误差信号，包括：计算下一次混合误差信号的公式表示为：其中，为下一次混合误差信号，为当前混合误差信号。7.如权利要求6所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，通过修正函数对下一次混合误差信号进行修正，包括：修正下一次混合误差信号的公式表示为：更新太阳能板角度误差修正矩阵：更新太阳能板角度误差修正矩阵：其中，w
′
i+1
为偏差叠加量引入后的下一刻太阳能板角度误差修正矩阵，z
i
为误差修正矩阵偏差叠加量，为太阳测量干扰背景信号热噪声g
i
的方差，为太阳能板角度传感器测量干扰信号方差。8.如权利要求7所述的太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，还包括：其中，为非热噪声序列η
i
的方差，e为期望运算符；由于非热噪声序列η
i
出现，会导致误差波动；因此，太阳能板角度传感器测量干扰信号方差修正为：修正为：其中，m
i
为非热噪声序列，ρ为太阳测量干扰背景信号热噪声g
i
的方差与太阳能板角度
传感器测量干扰信号方差比；若m
i
＝0，则估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿为：其中，为估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿。9.如权利要求6或8所述太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法，其特征在于，基于太阳能板角度误差修正矩阵建立约束准则，包括：其中，为太阳能板位置信号的合集，k为第k个时刻太阳能板位置信号。

技术总结
本发明公开了一种太阳能板角度误差修正矩阵的优化方法包括，通过结合太阳测量干扰背景信号，热噪声序列，非热噪声序列，与太阳能板角度传感器测量干扰信号的混合误差信号，对估算太阳能板角度传感器测量干扰信号方差补偿，提高太阳能板角度误差修正矩阵的精度；考虑了当干扰发生时，混合误差信号的值突然剧烈波动，太阳能板角度误差修正矩阵的估算会被干扰破坏，造成较大的偏差，对混合误差信号引入修正函数，提高太阳能板角度误差修正矩阵的精度；偏差叠加量引入太阳能板角度误差修正矩阵提高了太阳能板角度误差修正矩阵的精度。提高了太阳能板角度误差修正矩阵的精度。提高了太阳能板角度误差修正矩阵的精度。


技术研发人员：张小平 赖小勇 温从国
受保护的技术使用者：广西壹贰叁能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/6