類海蟒式波浪俘能裝置半物理實驗系統(tǒng)的研究.pdf

1、海洋是無盡的寶庫，其波浪中蘊(yùn)含著豐富的清潔可再生能源。海洋波浪發(fā)電技術(shù)就是通過各種各樣的俘能裝置，將蘊(yùn)含在波浪中的無法為人類直接利用的能量轉(zhuǎn)化成以電能為主的其他形式的能量。海蟒式波浪俘能裝置是其中一種重要的波浪能轉(zhuǎn)換裝置。研究設(shè)計類海蟒式波浪俘能裝置半物理實驗系統(tǒng)，對研發(fā)該類型的波浪發(fā)電裝置具有重要意義。
　　本文利用水動力學(xué)軟件AQWA對浮筒進(jìn)行了頻域和時域的建模，獲得了構(gòu)建俘能裝置動力學(xué)方程的浮筒水動力學(xué)參數(shù)。通過AQWA程序

2、進(jìn)行了俘能系統(tǒng)（PTO）為線性阻尼以及庫倫力矩的對比仿真分析，得出有必要在仿真模型中加入真實的液壓系統(tǒng)。通過FORTRAN語言將俘能系統(tǒng)模型加入到AQWA仿真模型中，構(gòu)建了帶真實液壓系統(tǒng)的俘能裝置仿真模型，為后面實驗系統(tǒng)的檢驗提供了依據(jù)。并進(jìn)行了PTO為線性阻尼，庫倫力矩以及真實俘能系統(tǒng)的對比仿真，并對其運(yùn)動特性以及俘能特性進(jìn)行了分析。
　　針對海莽式波浪俘能裝置的運(yùn)動特點以及工作特點進(jìn)行了半物理實驗系統(tǒng)總體設(shè)計。針對不同的浮筒特

3、點確定了縮比尺系數(shù)，拓寬了實驗系統(tǒng)的適用范圍。建立了ISIGHT-AQWA-MATLAB聯(lián)合仿真優(yōu)化模型，確定了俘能系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計參數(shù)，并進(jìn)行了俘能液壓系統(tǒng)的選型。同時完成了半物理實驗系統(tǒng)俘能裝置動力學(xué)解算部分模型的搭建，并驗證了模型的正確性，同時驗證了半物理實驗系統(tǒng)的可行性。設(shè)計了實驗臺機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核檢驗。
　　通過大量的俘能裝置仿真分析，設(shè)計了驅(qū)動液壓系統(tǒng)。建立了驅(qū)動液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，閉環(huán)

4、剛度特性分析以及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度分析。針對負(fù)載可測的特性設(shè)計了前饋-PID復(fù)合控制器，其性能指標(biāo)達(dá)到系統(tǒng)要求。并搭建了半物理實驗系統(tǒng)仿真模型，與俘能裝置仿真模型進(jìn)行了對比仿真，結(jié)果表明所設(shè)計的半物理實驗系統(tǒng)可以達(dá)到模擬俘能裝置實際運(yùn)動特性的效果。
　　最后對半物理實驗臺進(jìn)行了性能實驗，驗證了實驗臺液壓驅(qū)動系統(tǒng)對給定信號的跟蹤性能，實驗表明實驗臺驅(qū)動液壓系統(tǒng)滿足相應(yīng)的性能指標(biāo)。進(jìn)而通過本半物理實驗臺進(jìn)行了10m浮筒俘能裝置的原型實驗研究