[發(fā)明專利]一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的波浪發(fā)電裝置功率控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910251990.9
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110145432B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧思靈;楊俊華;熊鋒俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B15/00
• 分類號(hào): F03B15/00;F03B13/14
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的波浪發(fā)電裝置功率控制方法，在保留灰狼優(yōu)化算法最本質(zhì)特征基礎(chǔ)上，增加全新的精英狼搜索策略和狼群整體展開(kāi)策略，優(yōu)化包圍圈形成策略、狼群搜索獵物方式和狼群結(jié)構(gòu)，確保改進(jìn)灰狼算法能避免因浮子水動(dòng)力非線性陷入局部最優(yōu)。引入傅氏分析法分解海洋入射波和電機(jī)運(yùn)動(dòng)部件響應(yīng)，對(duì)浮子捕獲頻率范圍內(nèi)的每個(gè)波浪分量，使用改進(jìn)灰狼算法求解對(duì)應(yīng)的最佳電機(jī)控制參數(shù)，最大限度地捕獲其攜帶的功率，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及波浪發(fā)電裝置功率控制的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的波浪發(fā)電裝置功率控制方法。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)波浪發(fā)電裝置(Wave Energy Converter，WEC)最大功率點(diǎn)跟蹤控制(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了人工智能算法的應(yīng)用。傳統(tǒng)的群智能算法有遺傳算法、粒子群算法(Particle Swarm Optimization，PSO)等，然而這些算法在求解復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)，限制了最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)性能的進(jìn)一步提升。為此，本發(fā)明提出一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的控制方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的波浪發(fā)電裝置功率控制方法。在保留灰狼優(yōu)化算法(Grey wolf optimizer，GWO)最本質(zhì)特征基礎(chǔ)上，增加全新的精英狼搜索策略和狼群整體展開(kāi)策略，優(yōu)化包圍圈形成策略、狼群搜索獵物方式和狼群結(jié)構(gòu)，確保改進(jìn)灰狼算法(Modified Grey Wolf Optimizer,MGWO)能避免因浮子水動(dòng)力非線性陷入局部最優(yōu)。引入傅氏分析法分解海洋入射波和電機(jī)運(yùn)動(dòng)部件響應(yīng)，對(duì)浮子捕獲頻率范圍內(nèi)的每個(gè)波浪分量，使用改進(jìn)灰狼算法求解對(duì)應(yīng)的最佳電機(jī)控制參數(shù)，最大限度地捕獲其攜帶的功率，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種基于傅氏分析和改進(jìn)灰狼算法的波浪發(fā)電裝置功率控制方法，包括以下步驟：

S1：進(jìn)行波浪發(fā)電裝置的最大功率點(diǎn)跟蹤控制分析，求出可改變波浪發(fā)電裝置平均輸出功率的直線電機(jī)電磁力控制參數(shù)；

S2：對(duì)灰狼算法進(jìn)行改進(jìn)，提高其尋優(yōu)能力；

S3：將通過(guò)步驟S2改進(jìn)后的灰狼算法應(yīng)用于波浪發(fā)電裝置最大功率點(diǎn)跟蹤控制中，避免直線電機(jī)電磁力控制參數(shù)陷入局部最優(yōu)；

S4：引入傅氏分析法分解海洋入射波和電機(jī)運(yùn)動(dòng)部件響應(yīng)，對(duì)浮子捕獲頻率范圍內(nèi)的每個(gè)波浪分量，使用改進(jìn)后的灰狼算法求解對(duì)應(yīng)的最佳直線電機(jī)電磁力控制參數(shù)，最大限度地捕獲其攜帶的功率，從而實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中，求出波浪發(fā)電裝置平均輸出功率的具體步驟如下：

S1-1：進(jìn)行波浪發(fā)電裝置浮子的水動(dòng)力分析：

浮子隨波浪入射而上下運(yùn)動(dòng)，由系纜牽引直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)；假定浮子處于水深為h的理想流體中，建立坐標(biāo)系，并令無(wú)波浪時(shí)水面z(x,y)＝0；實(shí)際海洋入射波可視為一系列不同頻率正弦波分量的疊加；波浪中浮子受到的水動(dòng)力為：

f_wt＝f_s+f_r+f_b； (1)

(1)式中，f_s為浮子受到的波浪激勵(lì)力，f_r為浮子受到的輻射力，f_b為浮子受到的靜水恢復(fù)力；

其中，浮子受到的波浪激勵(lì)力：