中交四航工程研究院有限公司陈进获国家专利权
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龙图腾网获悉中交四航工程研究院有限公司申请的专利一种适用于浮式风机平台减摇的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:CN119849185B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14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:202411992191.4,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种适用于浮式风机平台减摇的模型预测控制方法是由陈进;温承永;应宗权;左华楠;沈文耿设计研发完成,并于2024-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种适用于浮式风机平台减摇的模型预测控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种适用于浮式风机平台减摇的模型预测控制方法,适用于海上漂浮式风电领域,包括构建风机动力学方程、构建立柱的质量—阻尼动力学控制方程、构建浮式风机在风浪作用下的运动方程、构建离散化的状态空间表达式、定义代价函数、构建模型预测优化问题求解方程、求解方程的应用;本发明的模型预测控制方法为浮式风机平台提供了一种有效的减摇手段,不仅提升了系统的稳定性和控制性能,同时也为海上风电产业的持续发展提供了技术支持。
本发明授权一种适用于浮式风机平台减摇的模型预测控制方法在权利要求书中公布了:1.一种适用于浮式风机平台减摇的模型预测控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S101构建风机动力学方程; S102构建立柱的质量—阻尼动力学控制方程; S103构建浮式风机在风浪作用下的运动方程; S104构建离散化的状态空间表达式; S105定义代价函数; S106构建模型预测优化问题求解方程; S107求解方程的应用; 所述构建风机动力学方程,包括构建风机的动力学方程,所述风机的动力学方程的表达式为式1, 1 式中,为风机的传动系惯性矩阵,为风机的阻尼矩阵,为风机的刚度矩阵,为风机发电机转速的变化量,为风在叶片上产生的扭矩,是传递给转轴的扭矩; 所述构建立柱的质量—阻尼动力学控制方程,包括构建具有移动质量块的立柱的质量—阻尼动力学控制方程,所述立柱的质量—阻尼动力学控制方程表达式为式2, 2 式中,是模块系统的质量,是滑块的位移,是滑块系统的阻尼,是滑块系统的刚度,是液压缸的驱动力; 所述构建浮式风机在风浪作用下的运动方程,包括构建浮式风机在风浪作用下的运动方程,所述浮式风机在风浪作用下的运动方程表达式为式3, 3 式中,是浮式平台的质量,是浮式平台的阻尼,是浮式平台的静水刚度矩阵,是风作用力,是水流力,是波浪作用力,是锚链拉力,是沿x、y和z轴的平动及绕各轴的转动; 所述构建离散化的状态空间表达式,包括使用所述风机动力学方程、质量—阻尼动力学控制方程和浮式风机在风浪作用下的运动方程进行建模,转化为离散化的状态空间表达式,所述离散化的状态空间表达式为式4, 4 式中,是控制器的输入,包括浮体平台三个圆柱内的运动位移,具体为,i=1-3,以及风机发电机的转速,是控制器的输出,包括风机的叶轮转速、桨距角和发电功率,表示系统的状态向量,表示当前时刻,表示下一个时刻,、、是增广矩阵; 所述定义代价函数,包括模型预测控制将多个目标同时放在一个代价方程中,在每个时刻求解代价函数,所述代价函数表达式为式5, 5 式中,为预测输出,为参考信号,是控制目标的权重,为参数输入向量,P是控制器的权重,w为设定的预测范围长,R和S为输入的权重,为质量块的运动位移; 所述构建模型预测优化问题求解方程,包括根据所述代价函数,将模型预测控制问题简化为在存在参数约束限制时,寻找参数输入向量使得代价函数最小,并基于此构建出模型预测优化问题求解方程,所述模型预测优化问题求解方程为公式6~9, 6 7 8 9 所述求解方程的应用,包括带有主动控制质量-阻尼装置的浮式平台模型获取当前浮式风机的状态测量值,基于预测模型通过求解所述模型预测优化问题求解方程,获得未来一段时域系统的预测输出,并基于未来一段时域系统的预测输出实现主动控制。
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