随着现有能源的吃紧和生态环境的恶化，光伏发电系统越来越受到各国的关注，世界光伏发电的年装机容量也在大幅增长。然而，光伏发电效率低，成本高的特点制约了它的发展。因此，提高光伏发电的效率，降低成本成了各国研究的热点。本文针对不同地点，不同时间，存在着不同位置约束的光伏双轴跟踪支架进行了轨迹设计与控制的研究。建立了光伏阵列的实时发电模型，并通过分析环境因素对光伏阵列的影响，设计了双轴跟踪支架的跟踪轨迹，随后通过控制器使得双轴跟踪支架跟踪此轨迹从而达到提高光伏阵列发电效率的目的。首先，在对单个光伏电池建模的基础上，分析了光伏阵列的模型及模型中参数与单个光伏电池的关系，从而建立了光伏阵列发电的动态模型。本文对现有的建模方法进行分析，以迭代求解的方法获取了模型参数。相比较以往经验取值的方法，模型的精确度得到了提高，此建模方法具有通用性。模型建立之后，对此模型进行分析，得出环境因素对光伏阵列发电的影响，为双轴跟踪支架跟踪轨迹的设计提供了依据。其次，结合太阳位置的计算方法与环境因素对光伏阵列发电效率的影响设计了双轴跟踪支架的跟踪轨迹。在跟踪轨迹设计的过程中，考虑了双轴支架安装条件存在限制的情况。随后对双轴跟踪支架的两个伺服系统分别进行PID控制使得其能够很好的跟踪设定的轨迹。此方法具有通用性，适用于不同的安装地点，应用时间和位置约束。而后进行了仿真验证，仿真验证过程中分别选取了上海闵行区和北京市区两个地理位置的两个不同季节来说明问题。仿真结果表明，本文提出的方法能够有效地提高光伏发电系统的发电效率。最后，对本实验室30Kw的光伏并网发电系统进行试验，分析实验结果。结果显示，本文的方法对提升该系统的发电效率有良好的作用。另外，为了方便操作人员，对整个光伏发电系统的监控界面进行了设计，实现了发电系统基本情况的观测、参数设置、实时曲线观测、历史曲线观测、实时数据记录、报警、报表等基本功能。