[發(fā)明專利]一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110246608.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112949188B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹飛飛;韓蒙;史宏達(dá);龔昊翔;朱凱;韓治;趙致磊;江小強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/12;G06F111/06
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄒蘊(yùn)

1.一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，以MATLAB語(yǔ)言和Windows批處理命令編寫，包括：

MA-System，是根據(jù)波浪能裝置的具體形式而構(gòu)建出的MATLAB、AQWA和APDL的聯(lián)合仿真系統(tǒng)，進(jìn)行仿真模型建立、數(shù)據(jù)讀入輸出、水動(dòng)力計(jì)算、獲能數(shù)據(jù)輸出，并計(jì)算出所述波浪能裝置的平均發(fā)電功率；以及

尋優(yōu)運(yùn)算系統(tǒng)，將所述MA-System的計(jì)算結(jié)果與智能尋優(yōu)算法相結(jié)合，計(jì)算出平均發(fā)電功率最大的波浪能裝置所對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，其特征在于，

所述MA-System包括：

參數(shù)輸入模塊，根據(jù)所述波浪能裝置的具體形式，通過(guò)MATLAB定義并輸入用于控制模型和仿真計(jì)算的參數(shù)變量，所述參數(shù)變量至少包括：波浪條件、計(jì)算步長(zhǎng)及步數(shù)、荷載大小及施加方式、浮體結(jié)構(gòu)參數(shù)、浮體個(gè)數(shù)及陣列排布、重力加速度、海水密度和海域水深；

模型生成模塊，以APDL軟件建模命令流的格式將所述參數(shù)變量中的浮體結(jié)構(gòu)參數(shù)、浮體個(gè)數(shù)及陣列排布寫入第一數(shù)據(jù)文檔，APDL軟件讀取所述第一數(shù)據(jù)文檔中的建模命令流后完成模型創(chuàng)建，并至少將模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和水動(dòng)力計(jì)算單元數(shù)據(jù)保存至第二數(shù)據(jù)文檔；

AQWA求解模塊，包括：基于AQWA軟件計(jì)算出頻域計(jì)算結(jié)果的頻域計(jì)算單元、和基于AQWA軟件及所述頻域計(jì)算結(jié)果計(jì)算出時(shí)域計(jì)算結(jié)果的時(shí)域計(jì)算單元；以及

數(shù)據(jù)處理模塊，讀取存儲(chǔ)有所述時(shí)域計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)文檔中所包含的浮體運(yùn)動(dòng)位移和運(yùn)動(dòng)速度的時(shí)程數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)程數(shù)據(jù)和PTO阻尼力計(jì)算浮體瞬時(shí)功率時(shí)程和平均功率，并輸出。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，其特征在于，

所述頻域計(jì)算單元中，以AQWA軟件頻域計(jì)算輸入文檔的格式將頻域分析數(shù)據(jù)寫入第三數(shù)據(jù)文檔，使AQWA軟件讀取所述第三數(shù)據(jù)文檔進(jìn)行頻域分析，并將分析結(jié)果存儲(chǔ)于第四數(shù)據(jù)文檔；所述頻域分析數(shù)據(jù)包括：所述參數(shù)變量中的重力加速度、海水密度和海域水深；根據(jù)所述浮體結(jié)構(gòu)參數(shù)而自動(dòng)計(jì)算的浮體重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和重心位置；所述第二數(shù)據(jù)文檔中的模型網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和水動(dòng)力計(jì)算單元數(shù)據(jù)；

所述時(shí)域計(jì)算單元中，以AQWA軟件時(shí)域計(jì)算輸入文檔的格式至少將波浪條件、計(jì)算步長(zhǎng)及步數(shù)、荷載大小及施加方式寫入第五數(shù)據(jù)文檔，在讀入所述第四數(shù)據(jù)文檔的基礎(chǔ)上，使AQWA軟件讀取所述第五數(shù)據(jù)文檔進(jìn)行時(shí)域分析，并將分析結(jié)果存儲(chǔ)于第六數(shù)據(jù)文檔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，其特征在于，所述智能優(yōu)化算法為遺傳優(yōu)化算法。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，其特征在于，

所述尋優(yōu)運(yùn)算系統(tǒng)包括：

尋優(yōu)參數(shù)變量選擇模塊，在所述MA-System中輸入的參數(shù)變量中選擇至少一項(xiàng)作為尋優(yōu)參數(shù)變量，保持其他參數(shù)變量不變；

初始種群生成模塊，對(duì)所述尋優(yōu)參數(shù)變量進(jìn)行編碼，根據(jù)不同變量的取值范圍確定相應(yīng)的編碼長(zhǎng)度，并集成于同一個(gè)體編碼串，生成多個(gè)不同個(gè)體編碼串，組成遺傳優(yōu)化算法的初始種群；

目標(biāo)函數(shù)生成模塊，調(diào)用所述MA-System計(jì)算出所述初始種群中不同個(gè)體的平均發(fā)電功率作為個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)，并將各個(gè)體的相關(guān)獲能數(shù)據(jù)輸出至第七數(shù)據(jù)文檔；

適應(yīng)度函數(shù)確定模塊，通過(guò)使所述目標(biāo)函數(shù)最大化，確定適應(yīng)度函數(shù)；

遺傳尋優(yōu)運(yùn)算模塊，在種群中通過(guò)所述適應(yīng)度函數(shù)選擇優(yōu)質(zhì)個(gè)體而淘汰劣質(zhì)個(gè)體，循環(huán)篩選直至達(dá)到遺傳代數(shù)，將最終遺傳種群中的個(gè)體作為最優(yōu)個(gè)體；以及

最優(yōu)參數(shù)輸出模塊，將所述最優(yōu)個(gè)體作為所述波浪能裝置發(fā)電功率最大的結(jié)構(gòu)參數(shù)而輸出。

6.一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)方法，包括以下步驟：

步驟1），根據(jù)波浪能裝置的具體形式，構(gòu)建作為MATLAB、AQWA和APDL的聯(lián)合仿真系統(tǒng)的MA-System，計(jì)算出所述波浪能裝置的平均發(fā)電功率；

步驟2），將所述MA-System和智能尋優(yōu)算法相結(jié)合，計(jì)算出平均發(fā)電功率最大的波浪能裝置所對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。