類海蟒式波浪俘能裝置半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、海洋是無(wú)盡的寶庫(kù)，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(guò)各種各樣的俘能裝置，將蘊(yùn)含在波浪中的無(wú)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(jì)類海蟒式波浪俘能裝置半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)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(dòng)力學(xué)軟件AQWA對(duì)浮筒進(jìn)行了頻域和時(shí)域的建模，獲得了構(gòu)建俘能裝置動(dòng)力學(xué)方程的浮筒水動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過(guò)AQWA程序

2、進(jìn)行了俘能系統(tǒng)（PTO）為線性阻尼以及庫(kù)倫力矩的對(duì)比仿真分析，得出有必要在仿真模型中加入真實(shí)的液壓系統(tǒng)。通過(guò)FORTRAN語(yǔ)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(shí)液壓系統(tǒng)的俘能裝置仿真模型，為后面實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)提供了依據(jù)。并進(jìn)行了PTO為線性阻尼，庫(kù)倫力矩以及真實(shí)俘能系統(tǒng)的對(duì)比仿真，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)特性以及俘能特性進(jìn)行了分析。
　　針對(duì)海莽式波浪俘能裝置的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)以及工作特點(diǎn)進(jìn)行了半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。針對(duì)不同的浮筒特

3、點(diǎn)確定了縮比尺系數(shù)，拓寬了實(shí)驗(yàn)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(jì)參數(shù)，并進(jìn)行了俘能液壓系統(tǒng)的選型。同時(shí)完成了半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)俘能裝置動(dòng)力學(xué)解算部分模型的搭建，并驗(yàn)證了模型的正確性，同時(shí)驗(yàn)證了半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可行性。設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核檢驗(yàn)。
　　通過(guò)大量的俘能裝置仿真分析，設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)。建立了驅(qū)動(dòng)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(duì)負(fù)載可測(cè)的特性設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真模型，與俘能裝置仿真模型進(jìn)行了對(duì)比仿真，結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的半物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以達(dá)到模擬俘能裝置實(shí)際運(yùn)動(dòng)特性的效果。
　　最后對(duì)半物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)給定信號(hào)的跟蹤性能，實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)滿足相應(yīng)的性能指標(biāo)。進(jìn)而通過(guò)本半物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了10m浮筒俘能裝置的原型實(shí)驗(yàn)研究