[发明专利]基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法及系统在审
申请号: | 202211334942.4 | 申请日: | 2022-10-28 |
公开(公告)号: | CN116125798A | 公开(公告)日: | 2023-05-16 |
发明(设计)人: | 李金红;李新栋;张绪浩;刘凯旋;李娜;陈颖 | 申请(专利权)人: | 齐鲁工业大学 |
主分类号: | G05B13/04 | 分类号: | G05B13/04;G06F17/13;G06F17/15 |
代理公司: | 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 | 代理人: | 于凤洋 |
地址: | 250399 山东*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 动态 机理 波浪 装置 阻尼 优化 方法 系统 | ||
1.基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,包括:
获取波浪能装置垂荡运动下的浮子以及振子的运动状态,依据平衡状态建立浮子振子运动的坐标;
根据在波浪激励条件下的浮子整体的受力分析,建立浮子的运动微分方程并求解观察速度和位移的演变;
根据内部振子单独的受力分析,建立振子与浮子的运动耦合微分方程,并观察速度和位移的演变;
根据波浪能装置的能量输出原理建立最大功率的控制目标函数以及约束条件,对目标函数和约束条件进行离散变形,进行优化获得最佳的阻尼参数。
2.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,所述波浪能装置初始位于平衡状态,同时受到垂直向下重力与垂直向上的浮力影响,然后计算出浮子位移的零点。
3.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,波浪激励条件下的浮子整体的受力包括重力、海水浮力、波浪激励力、附加惯性力、兴波阻尼力以及静水恢复力。
4.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,所述内部振子初始平衡状态时仅受到重力与弹簧弹力的作用,根据平衡状态时弹簧的压缩长度,得到振子在初始状态的位置坐标;所述振子运动过程中受到重力、阻尼力以及弹簧弹力的共同作用。
5.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,所述根据波浪能装置的能量输出原理建立的最大功率的控制目标函数为:
其中,k4为阻尼器的阻尼系数,T表示时间周期,x′2表示振子运动的二阶微分;x’1为浮子速度。
6.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,所述对目标函数和约束条件进行离散变形的方式为:在时间方向上进行离散化,将时间T分为N份,时间间隔为τ=T/N。
7.如权利要求1所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法,其特征在于,对约束方程进行离散化的具体方式为:对时间的一阶导数采用向后欧拉有限差分离散,将微分方程变成在时间剖分意义上得到若干个方程,转化为离散化后的约束优化问题。
8.基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化系统,其特征在于,包括:
初始化模块,用于获取波浪能装置垂荡运动下的浮子以及振子的运动状态,依据平衡状态建立浮子振子运动的坐标;
浮子受力分析模块,用于根据在波浪激励条件下的浮子整体的受力分析,建立浮子的运动微分方程并求解观察速度和位移的演变;
振子受力分析模块,用于根据内部振子单独的受力分析,建立振子与浮子的运动耦合微分方程,并观察速度和位移的演变;
目标函数建立模块,用于根据波浪能装置的能量输出原理建立最大功率的控制目标函数以及约束条件;
优化模块,用于对目标函数和约束条件进行离散变形,进行优化获得最佳的阻尼参数。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法。
10.一种终端设备,其特征在于,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-7中任一项所述的基于动态机理的波浪能装置阻尼器优化方法。
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