[发明专利]一种波浪能转换装置的控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种波浪能转换装置的控制方法及系统。所述方法，包括：获取当前时刻的基础参量；基于所述当前时刻的基础参量构建速度矩阵和位置矩阵；根据所述速度矩阵和所述位置矩阵构建切换约束模型，所述切换约束模型的约束条件由当前时刻的浮标位置确定；对所述切换约束模型进行最优解求解得到当前时刻的控制力；所述控制力用于对当前时刻的波浪能转换装置进行控制。本发明能够保持装置在海洋环境中安全运行，降低被破坏的风险并且提高能量的转换效率。

技术领域

本发明涉及波浪能发电领域，特别是涉及一种波浪能转换装置的控制方法及系统。

背景技术

波浪能是一种清洁的可再生能源，具有储量巨大、分布广、能量集中的特点。近年来，大量的波浪能转换装置被发明出来将波浪能转换成机械能进行发电，各种控制波浪能转换装置的方法也逐步深入。

现有的波浪能转换装置的控制方法有两种，一种为无约束控制，并没有考虑装置安全操作因素，但相对于约束控制可能会产生更高的转换效率。另一种是约束控制，可以使装置满足约束条件，降低装置被破坏的风险，但是波浪能转换装置的能量转换效率低。综上所述，现有的波浪能转换装置的控制方法，存在两个关键问题需要解决，一是在海洋环境中保持安全运行，降低被破坏的风险；二是提高波浪能转换装置的能量转换效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种波浪能转换装置的控制方法及系统，能够保持装置在海洋环境中安全运行，降低被破坏的风险并且提高能量的转换效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种波浪能转换装置的控制方法，包括：

获取当前时刻的基础参量；所述基础参量包括波浪高度和浮标状态；

基于所述当前时刻的基础参量构建速度矩阵和位置矩阵；

根据所述速度矩阵和所述位置矩阵构建切换约束模型，所述切换约束模型的约束条件由当前时刻的浮标位置确定；

对所述切换约束模型进行最优解求解得到当前时刻的控制力；

所述控制力用于对当前时刻的波浪能转换装置进行控制。

可选的，所述基于所述当前时刻的基础参量构建速度矩阵和位置矩阵，具体包括：

基于所述当前时刻的基础参量得到浮标在下一时刻的状态、在当前时刻的位置和速度；

将浮标在当前时刻的位置及设定时刻范围的位置确定为位置矩阵；所述设定时刻范围为当前时刻之后的所有时刻；

将浮标在当前时刻的速度及所述设定时刻范围的速度确定为速度矩阵。

可选的，所述根据所述速度矩阵和所述位置矩阵构建切换约束模型，具体包括：

判断所述当前时刻的浮标位置是否在第一设定范围内，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果为是，则所述切换约束模型为：

若所述第一判断结果为否，则所述切换约束模型为：

其中，J表示目标函数，U表示控制力矩阵，(U)^T为U的转置矩阵，Y表示速度矩阵，Q表示第一对角矩阵，Z表示浮标位置矩阵，(Z)^T表示Z的转置矩阵，R表示第二对角矩阵，Z_min表示浮标位置最小值，Z_max表示浮标位置最大值，U_min表示控制力最小值，U_max表示控制力最大值。

可选的，所述基于所述当前时刻的基础参量得到浮标在下一时刻的状态、在当前时刻的位置和速度，具体为：