根據(jù)球面三角形的邊的余弦公式描述，即一邊的余弦等于其他兩邊余弦的乘積，加上這兩邊正弦及其夾角余弦的乘積，在天球的半徑不是確定值。因此描述天球上的圓弧通常用圓弧所對應(yīng)的角度來表示弧長。在球面三角形NPS中，三邊為弧NP、弧NS、弧SP，分別用角度90-φ，90-δ，τ表示。采用球面三角形邊的余弦公式：

　　高度角-方位角跟蹤又叫做地平坐標(biāo)系雙軸跟蹤系統(tǒng)，采光板的方位軸垂直于地平面，另一根軸與方位軸垂直，稱為俯仰軸。工作時采光板根據(jù)太陽的視日運(yùn)動繞方位軸轉(zhuǎn)動改變方位角，繞俯仰軸作俯仰運(yùn)動改變采光板的傾斜角，從而使采光板與太陽光線垂直。這種跟蹤系統(tǒng)的特點是跟蹤精度高，而且采光板裝置的重量保持在垂直軸所在的平面內(nèi)，支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計比較容易。在本文中采用了高度角一方位角跟蹤進(jìn)行設(shè)計。

　　2 太陽跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計

　　根據(jù)上文介紹的高度角-方位角跟蹤系統(tǒng)的整體框架，本文基于Xilinx公司的FPGA開發(fā)板，設(shè)計了基于FPGA的太陽跟蹤系統(tǒng)的各功能模塊。主要包括計時模塊、太陽高度角方位角計算模塊、日出日落時間計算模塊和步進(jìn)電機(jī)脈沖控制模塊等幾部分。

　　基于FPGA的太陽跟蹤控制系統(tǒng)的流程圖如圖2和圖3所示。

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