[發(fā)明專利]一種波浪能轉換裝置的控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113153615B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 王振春;欒鋒
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00;F03B13/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明涉及一種波浪能轉換裝置的控制方法及系統(tǒng)。所述方法，包括：獲取當前時刻的基礎參量；基于所述當前時刻的基礎參量構建速度矩陣和位置矩陣；根據(jù)所述速度矩陣和所述位置矩陣構建切換約束模型，所述切換約束模型的約束條件由當前時刻的浮標位置確定；對所述切換約束模型進行最優(yōu)解求解得到當前時刻的控制力；所述控制力用于對當前時刻的波浪能轉換裝置進行控制。本發(fā)明能夠保持裝置在海洋環(huán)境中安全運行，降低被破壞的風險并且提高能量的轉換效率。

技術領域

本發(fā)明涉及波浪能發(fā)電領域，特別是涉及一種波浪能轉換裝置的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

波浪能是一種清潔的可再生能源，具有儲量巨大、分布廣、能量集中的特點。近年來，大量的波浪能轉換裝置被發(fā)明出來將波浪能轉換成機械能進行發(fā)電，各種控制波浪能轉換裝置的方法也逐步深入。

現(xiàn)有的波浪能轉換裝置的控制方法有兩種，一種為無約束控制，并沒有考慮裝置安全操作因素，但相對于約束控制可能會產生更高的轉換效率。另一種是約束控制，可以使裝置滿足約束條件，降低裝置被破壞的風險，但是波浪能轉換裝置的能量轉換效率低。綜上所述，現(xiàn)有的波浪能轉換裝置的控制方法，存在兩個關鍵問題需要解決，一是在海洋環(huán)境中保持安全運行，降低被破壞的風險；二是提高波浪能轉換裝置的能量轉換效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種波浪能轉換裝置的控制方法及系統(tǒng)，能夠保持裝置在海洋環(huán)境中安全運行，降低被破壞的風險并且提高能量的轉換效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種波浪能轉換裝置的控制方法，包括：

獲取當前時刻的基礎參量；所述基礎參量包括波浪高度和浮標狀態(tài)；

基于所述當前時刻的基礎參量構建速度矩陣和位置矩陣；

根據(jù)所述速度矩陣和所述位置矩陣構建切換約束模型，所述切換約束模型的約束條件由當前時刻的浮標位置確定；

對所述切換約束模型進行最優(yōu)解求解得到當前時刻的控制力；

所述控制力用于對當前時刻的波浪能轉換裝置進行控制。

可選的，所述基于所述當前時刻的基礎參量構建速度矩陣和位置矩陣，具體包括：

基于所述當前時刻的基礎參量得到浮標在下一時刻的狀態(tài)、在當前時刻的位置和速度；

將浮標在當前時刻的位置及設定時刻范圍的位置確定為位置矩陣；所述設定時刻范圍為當前時刻之后的所有時刻；

將浮標在當前時刻的速度及所述設定時刻范圍的速度確定為速度矩陣。

可選的，所述根據(jù)所述速度矩陣和所述位置矩陣構建切換約束模型，具體包括：

判斷所述當前時刻的浮標位置是否在第一設定范圍內，得到第一判斷結果；

若所述第一判斷結果為是，則所述切換約束模型為：

若所述第一判斷結果為否，則所述切換約束模型為：

其中，J表示目標函數(shù)，U表示控制力矩陣，(U)^T為U的轉置矩陣，Y表示速度矩陣，Q表示第一對角矩陣，Z表示浮標位置矩陣，(Z)^T表示Z的轉置矩陣，R表示第二對角矩陣，Z_min表示浮標位置最小值，Z_max表示浮標位置最大值，U_min表示控制力最小值，U_max表示控制力最大值。

可選的，所述基于所述當前時刻的基礎參量得到浮標在下一時刻的狀態(tài)、在當前時刻的位置和速度，具體為：