1.一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置，包括太阳能电池板（1）、上框架（2）、转架（3）、水平轴（5）、上支撑板（6）、水平超声电机、固定支撑板（9）、立柱（10）、竖直超声电机和PSD位置传感器（19），其特征在于：所述PSD位置传感器（19）安装在太阳能电池板（1）的长边中间处，所述太阳能电池板（1）固定安装在上框架（2）上，所述上框架（2）底部焊有角铁，所述转架（3）与上框架（2）的角铁焊接在一起，所述转架与水平轴（5）固连，所述上支撑板（6）设有三个支撑板，所述水平轴（5）安装在上支撑板（6）两个支撑板之间，所述上支撑板（6）另外两个支撑板之间有竖直超声电机，所述竖直超声电机的竖直转盘通过紧固件与竖直连接板（13）相连，竖直连接板（13）通过紧固件（4）与水平轴（5）的端部相连，所述竖直超声电机包括竖直电机壳（11）、水平螺栓（12）、竖直转盘、竖直连接板（13）、竖直压电振子和竖直转子，所述上支撑板（6）左侧支撑板处开有槽，所述竖直电机壳（11）安放在槽内，所述竖直转子和竖直压电振子在竖直电机壳（11）内，所述水平螺栓（12）穿过竖直电机壳（11）、竖直转子和竖直压电振子，所述上支撑板（6）下方有水平超声电机，所述水平超声电机的水平固定基座（14）通过4个支撑柱与立柱（10）上方固定支撑板（9）相连，所述水平超声电机包括水平电机壳（7）、竖直螺栓（8）、水平固定基座（14）、水平转盘（15）、水平转子（16）和水平压电振子，所述水平固定基座（14）上开有槽，所述水平电机壳（7）安放在槽内，所述水平电机壳（7）内有水平转盘（15）、水平转子（16）和水平压电振子，所述竖直螺栓（8）穿过水平转盘（15）、水平转子（16）、水平压电振子和水平固定基座（14）。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置，其特征在于：所述竖直压电振子和水平压电振子均由金属弹性体（17）和压电陶瓷（18）粘贴构成。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置，其特征在于：所述金属弹性体（17）选用磷青铜，压电陶瓷（18）选用PZT8，并且对压电陶瓷（18）进行分区极化处理，并在压电振子的齿面上粘涂有聚四氟乙烯基摩擦材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置，其特征在于：所述竖直转子和水平转子为柔性转子，材料选用硬铝。

5.一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置的跟踪方法，具体跟踪过程如下，其特征在于：

1)若在一段时间内PSD位置传感器所得到的位置信息不变，则判定为阴雨天气，此时水平超声马达和竖直超声马达都不转动，跟踪装置不进行自动跟踪；

2）若在一段时间内PSD位置传感器所得到的位置信息变化，则判定为晴天，此时水平超声马达的压电振子发生高频振动，通过水平压电振子和水平转子（16）间的摩擦力使水平转子（16）转动，水平转子（16）带动与之固连的水平转盘（15）转动，水平转盘（15）带动与之固连的上支撑板（6）转动，从而使太阳能电池板实现对太阳方位角的跟踪；而竖直超声马达的压电振子也发生高频振动，从而使竖直转子带动与之固连的竖直转盘转动，竖直转盘带动与之固连的装有水平转轴的竖直连接板（13）转动，水平转轴（5）带动与之连接的转架（3），从而带动太阳能电池板实现对太阳高度角的跟踪。

6.根据权利要求5所述的一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置的跟踪方法，其特征在于：所述双轴太阳能跟踪发电装置中太阳位置判断如下，将位置传感器输出的电流信号经信号处理，将电流信号转换为电压信号并进行放大，然后经过A/D转换，送入单片机中，对信号进行运算处理得到太阳光斑的位置坐标，设光线照射在上的位置坐标为（X,Y），则PSD位置传感器检测到的太阳位置为：；

。

7.根据权利要求5所述的一种基于超声马达的双轴太阳能跟踪发电装置的跟踪方法，其特征在于：所述水平超声电机和数字超声电机的表面行波的形成过程如下，其中超声马达利用压电陶瓷作为换能元件，压电陶瓷的两相都是以相反的分区极化方式，使相邻的压电陶瓷分区分别产生伸张和收缩变形，从而使金属弹性体产生振动， 为两存在相位差的余弦电压，A相、B相分别在激励电压 的作用下使定子外圆边上分别产生驻波振动：；

；

式中 分别为 激励时定子振动的振幅； 为振动的波数；为波长；n为振动模态阶数；R为定子环等效半径；为 两相驱动间的相位差；为 两相振子间的空间间隔， ，故 相定子外圆产生的驻波振动为：；

两相驻波叠加后形成的定子振动方程为：

；

对于两相驻波叠加后形成的定子振动方程，定子表面质点纵向振动位移为：；

其中 为定子上表面到中性层的距离；

定子表面质点纵向振动的速度为：

；

定子表面质点运动的纵向椭圆运动到最高点时，纵向位移为零，即；

；

解得；

；

；

则；

；

其中负号表示定子表面的质点运动方向与行波前进方向相反；

忽略定转子间的滑动，故在定转子接触区域，定子表面质点运动速度与转子运动速度相等，故转子速度为：；

PSD位置传感器紧贴太阳能电池板长边中线处，则对方位角、高度角调整时，用分别表示方位角电机和高度角电机的转子转速:

；

；

因电机能快速带动太阳能跟踪装置到达预定位置，且太阳自转和公转速度较慢，故在此处忽略太阳自转和公转对太阳位置的影响，则超声马达转子的转速与太阳位置的关系分别为：；

；

其中a为太阳能电池板短边长度；为竖直超声马达螺栓轴线与太阳能上表面中心的距离；为PSD位置传感器的边长； 分别为水平电机和竖直电机的定子环等效半径；

将 带入,其中水平方向和竖直方向分别得：

；

；

压电陶瓷对称极化时， ,若同时保证 两

相的激励电压在时间上相差都为 ,即 ,则；

；

；

由式 (19)、(20)可得；

；

；

其中 为电机开始工作和到达预定位置所用的时间。