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研究生: 郭羿賢
Kuo, Yi-Hsien
論文名稱: 高效益太陽能自走車之設計與製造
Design and Fabrication of High Efficiency Solar Photovoltaics Robot Car
指導教授: 林穎裕
Lin, Yiing-Yuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 51
中文關鍵詞: 太陽能自走車影像處理雙軸追日表定增益決策樹
外文關鍵詞: solar photovoltaics robot car, image processing, two-axis solar tracking, gain scheduling, decision tree method
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  • 本研究的目的為設計一輛可以以高指向精度追蹤太陽而產生最高的太陽能發電效益之三輪自走車。整個系統包含五大模組,而其中四個位於自走車上:太陽影像擷取模組、控制與資料傳輸模組、雙軸追日模組、動力與循軌模組。第五個模組為位於地面站的資料管理與監控模組。第一個模組將會利用位於追蹤機構上方的CCD攝影機拍攝太陽影像並透過一系列的處理決定出太陽的中心位置和方位角與俯仰角所需調整的角度。接著,這些訊號將會被傳送至包含三個微處理晶片的控制模組,並且控制第三個模組的追蹤機構。第四個模組將會利用三個紅外線模組來行走所規劃的路徑。第五個模組不僅執行影像處理、產生控制訊號和資料儲存,而且可以利用CCD攝影機顯示即時的太陽追蹤運動。使用在太陽追蹤與循軌的控制律為利用表定增益配合邏輯決策樹來適當的調整距離的變化。藉由實驗模擬一輛具有雙軸追蹤機構的車輛,並於上方架設CCD攝影機,可以遵循既定的路線,可得知本自走車可以準確與快速的追蹤太陽中心。

    The objective of this research is to propose a tri-wheel model robot car that can track the sun with high pointing accuracy and generate solar photovoltaics with maximum efficiency. The overall system contains five functional modules with four on the robot car, which are solar image acquisition and processing module, control and data transmitting module, two-axis solar tracking module, and power and path tracing module. The fifth module, data management and monitoring module, is implemented in a ground station. First module takes in solar photo one at a time from a CCD camera sitting on the tracking mechanism and sends it through a series of procedures to determine the position of the solar center and the azimuth and the elevation angles required to adjust. Then the signals are passed on to control module, which consists of three micro-processers, to command the tracking mechanism in the third module. The fourth module follows a guide route using three infrared sensors. Fifth module not only performs image processing, command signal generation and data storage but also displays real-time solar tracking motion taken by CCD camera. The control law used in solar tracking and guide route is formulated from gain scheduling coupled with decision tree method to suitably adjusting to the variations of distance. Experimental results shows that the robot car, which emulates a surface moving vehicle, carrying a dual-axis tracking mechanism with CCD camera and following a guide route, can closely and rapidly follow the center of the sun

    中文摘要……………………………………………………………………i 英文延伸摘要………………………………………………………………ii 致謝…………………………………………………………………………v 目錄…………………………………………………………………………vi 表目錄………………………………………………………………………viii 圖目錄………………………………………………………………………ix 符號表………………………………………………………………………xi 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 研究動機……………………………………………………..1 1.2 文獻回顧……………………………………………………2 1.3 論文架構……………………………………………………2 第二章 系統架構說明………………………………………………………4 2.1 系統流程……………………………………………………4 2.2 太陽影像擷取模組……………………………………………6 2.3 控制與資料傳輸模組…………………………………………7 2.4 雙軸追日模組………………………………………………10 2.5 動力與循軌模組……………………………………………15 2.6 資料管理與監控模組………………………………………16 2.7 車體架構……………………………………………………17 第三章 影像處理步驟………………………………………………………20 3.1 影像處理方法………………………………………………20 3.2 全彩太陽影像輸入…………………………………………21 3.3 影像閥值設定與二值化…………………………………22 3.4 侵蝕膨脹法………………………………………………23 3.5 影像標註法…………………………………………………24 3.6 求取太陽中心………………………………………………25 第四章 自走車控制方法設計與系統整合…………………………………28 4.1 循軌控制律…………………………………………………28 4.2 雙軸追日控制律……………………………………………31 4.3 系統整合……………………………………………………36 第五章 自走車實驗結果及案例分析………………………………………38 5.1 Case 1 實驗記錄與分析……………………………………38 5.2 Case 2 實驗記錄與分析……………………………………41 5.3 Case 3 實驗記錄與分析……………………………………44 5.4 結果分析……………………………………………………47 第六章 結論與未來展望…………………………………………………48 6.1 結論…………………………………………………………48 6.2 未來展望……………………………………………………48 參考文獻……………………………………………………………………49

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    下載圖示 校內:2017-09-02公開
    校外:2017-09-02公開
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