风向跟踪控制实战技术手册

📚 共计 30 章节

风向跟踪概述

什么是风向跟踪 · 应用场景（光伏/风电/气象）· 系统组成与工作原理

传感器选型与原理

超声波式/机械式风速风向 · RS485/模拟量/脉冲输出

传感器选型

主控芯片选型

STM32系列要点 · ESP32物联网优势 · 树莓派原型验证

芯片STM32ESP32

通信协议基础

RS485与Modbus详解 · I2C/SPI传感器读取

硬件电路设计

传感器接口 · 电源管理12V→5V/3.3V · 信号隔离保护

软件开发环境搭建

Keil MDK / STM32CubeIDE · ESP-IDF · Arduino IDE

传感器数据读取实战

Modbus RTU读取风速风向 · 数据校验与错误处理

数据滤波算法

滑动平均滤波 · 中值滤波 · 卡尔曼滤波应用

风向角度计算

0-360°归一化 · 真北校正 · 磁偏角补偿

PID控制基础

位置式/增量式PID · 参数整定（试凑法/Ziegler-Nichols）

电机驱动与控制

步进/直流无刷电机 · PWM调速 · H桥电路

执行机构设计

齿轮/蜗轮蜗杆传动 · 限位开关 · 原点复位

风向跟踪闭环控制

PID对准目标角度 · 抗积分饱和 · 死区处理

多传感器融合

双传感器冗余 · 加权平均融合 · 故障检测切换

无线通信模块

LoRa远距离 · WiFi(MQTT) · 4G/5G模块应用

云平台与数据可视化

阿里云IoT · ThingsBoard · Grafana仪表盘

云平台可视化

低功耗设计策略

STM32低功耗模式 · 间歇采样 · 太阳能供电

低功耗电源

系统可靠性设计

看门狗 · 防反接/过压保护 · EMC防护

可靠性保护

校准与标定

传感器零点校准 · 角度精度测试 · 现场标定流程

故障诊断与日志

异常检测 · SD卡日志 · 远程故障报警

OTA远程升级

STM32 IAP · ESP32 OTA · 升级失败回滚

安全性与加密

通信加密AES · 固件防篡改 · 安全启动

实战项目一：小型光伏板追日系统

单轴跟踪 · 光伏追日

实战项目二：气象站风向标自动校准平台

自动校准 · 气象站

实战项目三：风电偏航控制系统模拟器

偏航控制 · 风电模拟

实战项目四：基于ESP32的物联网风向监测节点

ESP32 · 物联网监测

实战项目五：多节点风向数据采集与融合系统

多节点 · 数据融合

系统集成与测试

硬件联调 · 软件集成测试 · 环境适应性测试

部署与维护

现场安装 · 定期维护 · 常见问题排查

AI预测风向 · 数字孪生 · 边缘计算应用