并联式太阳跟踪机构设计与尺寸优化

为实现聚光光伏系统的高效跟踪作业,课题组提出了一种可用于太阳跟踪,且具有刚度高、解耦性好及结构简单特点的2 DOF U RRU RUS并联机构。首先,运用螺旋理论对并联机构的自由度进行了验证;其次,根据并联机构的几何约束条件构建了运动学逆解模型,并通过对速度雅克比矩阵进行分析可知该机构为解耦机构;然后,基于太阳方向角与机构欧拉角的映射关系,采用数值离散搜索法得到了并联机构的工作空间,并提出了一种工作空间评价指标;最后,基于聚光光伏系统对并联跟踪机构的性能要求,以机构的灵巧度和工作空间指标为尺寸优化的目标,采用遗传算法对主动杆、从动杆和动平台的尺寸进行多目标优化。结果表明优化后并联机构的灵巧度和工作空间都有所提升。虽然优化后并联机构的工作空间在高度角为0°~30°的区域并未完全覆盖太阳轨迹区域,但未覆盖的面积集中在一天中辐照度较低的区域。