中国海洋大学薛磊获国家专利权
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龙图腾网获悉中国海洋大学申请的专利漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120406175B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510912109.0,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法是由薛磊;薛宇;王军栋;曹飞飞;史宏达;王俊荣设计研发完成,并于2025-07-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及海洋可再生能源发电技术领域,具体公开了一种漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法,包括:建立漂浮式风浪联合发电系统的非线性数学模型;确定系统的稳态工况点;非线性模型线性化处理;构建离散时间预测模型;设计目标函数;定义状态与输入约束条件;实时滚动优化求解;动态反馈校正机制。本发明从风浪激励的机理出发,一方面通过风机变桨控制降低湍流风频段内的响应,另一方面通过波浪能发电装置PTO控制降低波浪频段内的响应,从而有效减小塔基载荷,抑制平台纵摇运动。通过设计目标函数、定义约束条件、求解目标函数,实现全局多目标优化。
本发明授权漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法在权利要求书中公布了:1.一种漂浮式风浪联合发电系统模型预测控制方法,其特征是,包括: 1建立漂浮式风浪联合发电系统的非线性数学模型;表示为: 1, 其中,x为状态变量,uc为控制输入变量,ud为环境扰动量,y为输出变量; 2确定系统的稳态工况点; 3非线性模型线性化处理;根据步骤1的非线性数学模型,设计相应的漂浮式风浪联合发电系统的状态空间表达式;在稳态工况点处,采用一阶泰勒级数展开或参数辨识方法对非线性模型进行线性化处理,得到线性时变状态空间模型; 4构建离散时间预测模型; 基于线性时变状态空间模型,对状态空间表达式进行离散化处理,构建离散时间域的预测模型,用于预测未来时间窗口内系统的状态变量与控制输入的动态响应; 5设计目标函数; 当漂浮式风浪联合发电系统运行在额定风速以上时,兼顾风机侧功率输出、载荷抑制和平台稳定性需求,设计漂浮式风浪联合发电系统的优化目标函数; 6定义状态与输入约束条件; 为保证控制算法在优化求解过程中,漂浮式风浪联合发电系统的控制动作始终满足系统本身性能的要求,对控制输入进行约束设置,具体约束设置如下: 7, 其中,uk表示系统在离散时间步k的控制输入变量,δuk表示系统在离散时间步k的控制输入变化量,umax为控制输入幅值约束,δumax为控制输入变化率约束; 7实时滚动优化求解; 在每个控制周期内,采用CasADi求解器,对带约束的优化问题进行快速求解,得到某一时刻的最优控制序列,并提取首步控制量输出至风机变桨执行机构和波浪能发电装置PTO系统,在下一时刻重复上述步骤,实现系统的动态调节; 8动态反馈校正机制; 通过漂浮式风浪联合发电系统的状态监测系统实时采集系统状态,与预测模型的输出值进行对比;动态修正预测模型的参数或调整目标函数权重系数,以补偿风速突变或涌浪环境扰动和模型失配带来的误差,提升控制系统的鲁棒性与适应性。
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