РОЗРОБЛЕННЯ КОМПЛЕКСНОЇ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ СИСТЕМИ ПРОСТОРОВОГО ПОЗИЦІОНУВАННЯ СОНЯЧНОГО ТРЕКЕРА ЯК МЕХАНІЗМУ ПАРАЛЕЛЬНОЇ СТРУКТУРИ

Анотація

У статті представлено результати дослідження, спрямованого на підвищення точності та ефективності систем відстеження положення Сонця за рахунок розроблення комплексної математичної моделі механізму сонячного трекера як системи просторового позиціонування з двома ступенями свободи. Актуальність роботи зумовлена зростаючими вимогами до ефективності фотоелектричних установок, де навіть невеликі похибки орієнтації панелей призводять до суттєвих енергетичних утрат. Запропоновано модель, яка на відміну від традиційних спрощених підходів ураховує реальну кінематику механізму, включаючи зміщення осей обертання, люфти у шарнірах, відстані між центрами обертання, пружні деформації конструкції та асиметрію маси панелі. На основі аналітичних рівнянь прямих і зворотних кінематичних перетворень побудовано математичну модель, яка описує взаємозв’язок між керуючими кутами приводів та орієнтацією панелі у тривимірному просторі. Для компенсації геометричних і конструктивних похибок розроблено модуль корекції, що реалізує двоступеневий підхід: геометричну компенсацію (урахування зміщення осей) і функціональну адаптацію (коригування параметрів на основі експериментального калібрування). Програмна реалізація моделі дає змогу розраховувати компенсовані кути в реальному часі, використовуючи чисельні методи зворотної кінематики, зокрема метод Ньютона – Рафсона. Проведене моделювання показало, що запропонований підхід забезпечує стабільну орієнтаційну точність до ±0,2°, що підвищує ефективність збору сонячної енергії на 3–5% порівняно з типовими системами без компенсації. Отримані результати підтверджують доцільність інтеграції аналітичного та сенсорного підходів у єдину гібридну систему стеження. Запропонована модель може бути використана як теоретична та практична основа для створення інтелектуальних трекерів нового покоління з функціями самокалібрування, адаптації до конструктивних змін і корекції похибок у процесі експлуатації, що є важливим кроком у розвитку автономних енергоефективних систем керування сонячними панелями.