基于Popov超稳定的直驱式波浪发电系统滑模控制

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作者 谢子森 杨俊华 +2 位作者 邱孟 黄纬邦 林汇金 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期176-182,共7页

直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速... 直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速度自适应律三部分,设计速度观测器。通过分析波能转换装置水动力方程,获得最大功率捕获时的期望电流,采用滑模控制算法快速跟踪之。仿真结果表明,所提出的速度观测器可实现速度精确辨识,滑模控制策略可准确跟踪电流期望值,功率优化效果明显,系统鲁棒性强。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 永磁同步直线电机 MRAS Popov超稳定

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一种串联式双浮体直驱式波浪发电系统的设计与试验研究

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作者 刘川 王杰 +3 位作者 李雪峰 陈仁文 刘世龙 苗伟根 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期136-142,共7页

针对传统的直驱式波浪发电系统安装不便以及俘获波浪能能力弱的问题,文章提出了一种漂浮串联式双浮体直驱式波浪发电系统。该系统的两个浮体水平漂浮在波浪中,Halbach永磁直线发电机的初级与次级分别安装在两个浮体之间的侧面,两个浮体... 针对传统的直驱式波浪发电系统安装不便以及俘获波浪能能力弱的问题,文章提出了一种漂浮串联式双浮体直驱式波浪发电系统。该系统的两个浮体水平漂浮在波浪中,Halbach永磁直线发电机的初级与次级分别安装在两个浮体之间的侧面,两个浮体均可俘获波浪能,提升了系统的波浪能俘获能力。该系统还具有结构简单、易于制造与维护的优点。文章利用制作的原型样机在波浪水槽中进行了试验。试验结果表明,在波高为16 cm,浮体吃水为16 cm,在波浪周期从1.2 s增大到2.4 s的波况下,原型样机的平均发电功率在1.8 s处取得最大值6.54 W。比较双浮体原型样机与单浮体样机后发现,在波浪周期较大的范围内,双浮体原型样机输出的平均发电功率一直高于单浮体样机。 展开更多

关键词 双浮体 直驱式波浪发电系统 Halbach永磁直线发电机 波浪俘获 平均发电功率

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基于卷积门控循环单元的波浪发电系统输出功率预测

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作者 吴凡曈 杨俊华 +3 位作者 杨梦丽 林炳骏 梁惠溉 邱达磊 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期682-688,共7页

为高效准确预测波浪输出功率,提出卷积神经网络和门控循环单元混合模型波浪预测算法。采用间接预测方法,搭建直驱式波浪发电系统模型,运用CORREL函数分析不同波浪特征的相关性,结合卷积神经网络提取特征与高维空间中的波高关系,构造特... 为高效准确预测波浪输出功率,提出卷积神经网络和门控循环单元混合模型波浪预测算法。采用间接预测方法,搭建直驱式波浪发电系统模型,运用CORREL函数分析不同波浪特征的相关性,结合卷积神经网络提取特征与高维空间中的波高关系,构造特征向量,通过门控循环单元网络进行训练,将全连接层的输出值经反归一化后获得预测波高值,输入所搭建模型,获得波浪输出功率预测值。仿真结果表明,与其他网络模型相比,在多特征输入情况下,混合模型波浪预测算法预测效率更高、精度更准确。 展开更多

关键词 间接预测 波浪发电系统 卷积神经网络 门控循环单元 多特征输入 混合模型

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直驱式波浪发电系统的输出功率平滑控制策略 被引量：8

4

作者 李凯 吴峰 +1 位作者 秦川 鞠平 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期20-25,共6页

由于波浪的波动性和随机性,直驱式波浪发电系统的输出功率时刻波动。为满足并网要求,必须对输出功率进行平滑控制。将储能系统应用于波电输出功率平滑,选择具有响应速度快、循环寿命长特点的超级电容器储能系统,提出了2种功率平滑控制策... 由于波浪的波动性和随机性,直驱式波浪发电系统的输出功率时刻波动。为满足并网要求,必须对输出功率进行平滑控制。将储能系统应用于波电输出功率平滑,选择具有响应速度快、循环寿命长特点的超级电容器储能系统,提出了2种功率平滑控制策略:一种基于低通滤波原理,通过滤除输出功率中的高频分量来平滑波动;另一种基于波电功率预测技术,滚动预测输出平均功率,克服了传统方法中平均功率难以获取的缺点。通过在理想波浪和实际波浪条件下的仿真,验证了所提出策略的有效性。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 功率平滑控制 储能系统 低通滤波原理 功率预测

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基于人群搜索算法的波浪发电系统最优负载 被引量：7

5

作者 杨俊华 邹子君 +1 位作者 杨金明 王子为 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2725-2731,共7页

为寻求以提高波浪发电系统的平均输出功率为目标的系统最优负载,针对遗传算法、粒子群算法等优化算法存在早熟收敛和全局搜索能力不足的问题引入人群搜索算法。该算法通过建立目标函数值与步长的关系式,根据个体当前位置的适应度值计算... 为寻求以提高波浪发电系统的平均输出功率为目标的系统最优负载,针对遗传算法、粒子群算法等优化算法存在早熟收敛和全局搜索能力不足的问题引入人群搜索算法。该算法通过建立目标函数值与步长的关系式,根据个体当前位置的适应度值计算下一步搜索步长;采用利己、利他和预动3个方向随机加权几何平均方案,确定个体搜索方向,提高个体全局搜寻能力,使算法避免陷入局部最优解并可得到全局最优解。仿真结果表明,与传统粒子群优化算法相比,所提算法收敛速度快,可增加波浪发电系统的平均输出功率。 展开更多

关键词 波浪发电 直驱型波浪发电系统 最优算法 人群搜索算法

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基于AWS的波浪发电系统的建模与仿真 被引量：2

6

作者 吴峰 杨鑫 +1 位作者 鞠平 张小平 《中国电力》 CSCD 北大核心 2013年第4期74-78,共5页

基于阿基米德浮子(Archimedes wave swing,AWS)的波浪发电系统是第1个直接驱动式波浪发电系统,其结构简单,效率较高。对AWS式波浪发电系统的浮子和直线发电机进行建模,给出其驱动系统模型,推导出直线发电机模型在abc坐标和dq坐标之间的... 基于阿基米德浮子(Archimedes wave swing,AWS)的波浪发电系统是第1个直接驱动式波浪发电系统,其结构简单,效率较高。对AWS式波浪发电系统的浮子和直线发电机进行建模,给出其驱动系统模型,推导出直线发电机模型在abc坐标和dq坐标之间的变换关系,以及dq坐标下的直线发电模型,为设计其控制器打下基础。利用Matlab仿真软件搭建AWS式波浪发电系统的仿真系统,并进行空载和负载状态下的仿真,验证模型的正确性。 展开更多

关键词 波浪发电系统 阿基米德浮子 直线永磁发电机 建模

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直驱型波浪发电系统的混沌运动及反步滑模变控制 被引量：6

7

作者 蔡浩然 杨俊华 杨金明 《电测与仪表》 北大核心 2018年第20期108-113,121,共7页

为研究直驱式波浪发电系统的混沌现象及混沌控制问题,根据直线电机双轴数学模型,将系统转化为类Lorenz混沌方程。通过数值法计算最大Lyapunov指数谱,证明在特定参数和工况下,电机系统会出现混沌运动。通过构造状态反馈解耦,降低混沌系... 为研究直驱式波浪发电系统的混沌现象及混沌控制问题,根据直线电机双轴数学模型,将系统转化为类Lorenz混沌方程。通过数值法计算最大Lyapunov指数谱,证明在特定参数和工况下,电机系统会出现混沌运动。通过构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数。采用反步法构造虚拟控制量,针对虚拟控制量设计滑模控制器,构造控制律进行混沌控制,提出反步滑模变控制方案。稳定性分析中,根据Lyapunov稳定性理论,证明了系统的全局一致渐进收敛。仿真结果表明,所设计反步滑模变控制器能使直线电机系统迅速脱离混沌状态,在抑制传统滑模控制中抖振现象的同时,保留了滑模变结构的强鲁棒性,具有一定的优越性。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 最大Lyapunov指数谱 混沌控制 反步滑模变控制

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直驱式波浪发电系统的状态切换控制方法 被引量：2

8

作者 杨金明 黄伟 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期1-8,共8页

通过对直驱式波浪发电系统的功率捕获优化方法进行研究,文中提出一种基于直线发电机的状态切换控制方法。即基于直驱式波浪发电系统中直线发电机在空载状态的速度比发电状态时的速度高的特点,控制直线发电机使其在空载状态和发电状态之... 通过对直驱式波浪发电系统的功率捕获优化方法进行研究,文中提出一种基于直线发电机的状态切换控制方法。即基于直驱式波浪发电系统中直线发电机在空载状态的速度比发电状态时的速度高的特点,控制直线发电机使其在空载状态和发电状态之间进行切换,从而提高发电机在发电状态时的运行速度,最终实现捕获功率的进一步提高。与其他功率捕获优化方法进行对比的结果表明,文中提出的方法在功率捕获上表现出优异的性能。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 功率捕获优化方法 状态切换控制方法

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漂浮式波浪发电系统波浪能模拟及参数计算

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作者 田敬成 刘立宁 李丹 《水电能源科学》 北大核心 2012年第3期202-204,共3页

基于线性叠加法模拟了不同风速下的波浪波形,提取了波浪力能,分析了浮筒的受力情况,进而在保证漂浮式波浪发电系统稳定运行的情况下计算了不同波浪浪高下的浮筒尺寸、质量与发电机功率之间的关系,并应用仿真软件进行了仿真研究,结果对... 基于线性叠加法模拟了不同风速下的波浪波形,提取了波浪力能,分析了浮筒的受力情况,进而在保证漂浮式波浪发电系统稳定运行的情况下计算了不同波浪浪高下的浮筒尺寸、质量与发电机功率之间的关系,并应用仿真软件进行了仿真研究,结果对漂浮式波浪发电系统的各参数设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 漂浮式波浪发电系统 波浪能量 浮筒 发电机

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基于滑模控制的直驱式波浪发电系统MPPT控制策略 被引量：12

10

作者 林巧梅 杨俊华 +1 位作者 蔡浩然 杨金明 《电测与仪表》 北大核心 2018年第10期90-95,共6页

为提高直驱型波浪发电系统的功率捕获和转换能力,通过分析系统运动方程,建立其数学模型。依据波浪入射频率和幅值,构造系统最优功率输出条件,计算q轴电流参考值,应用滑模变结构控制算法实时跟踪参考电流。针对发电系统中含有的未知干扰... 为提高直驱型波浪发电系统的功率捕获和转换能力,通过分析系统运动方程,建立其数学模型。依据波浪入射频率和幅值,构造系统最优功率输出条件,计算q轴电流参考值,应用滑模变结构控制算法实时跟踪参考电流。针对发电系统中含有的未知干扰,引入鲁棒控制,使发电机状态亦能保持实时跟踪最优参考值。仿真结果表明,不论是否有干扰存在,所提控制方案都能实现最优参考电流跟踪和最大功率捕获跟踪,系统鲁棒性提高。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 永磁直线发电机 最大功率点追踪 滑模鲁棒控制

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波浪发电系统功率控制方法综述 被引量：11

11

作者 刘华兵 彭爱武 赵凌志 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期49-58,共10页

波浪发电是利用清洁可再生海洋能源的有效手段,由于波浪能量不稳定且比较分散,导致波浪发电系统的能量转换效率较低,制约了波浪发电技术的发展。因此,采取一定的功率控制方法使波浪发电系统充分利用波浪资源、提高波浪能转换效率是十分... 波浪发电是利用清洁可再生海洋能源的有效手段,由于波浪能量不稳定且比较分散,导致波浪发电系统的能量转换效率较低,制约了波浪发电技术的发展。因此,采取一定的功率控制方法使波浪发电系统充分利用波浪资源、提高波浪能转换效率是十分必要的。本文介绍了波浪发电功率控制的经典理论--幅值相位控制和复共轭控制,对近几年国内外提出的各种功率控制方法进行分类总结,阐述了功率控制研究的发展趋势:波浪预测和智能控制是未来的研究热点,考虑到未来大规模的阵列波浪发电装置并网问题,有必要研究功率控制目标与其他控制目标结合的多目标优化控制问题。 展开更多

关键词 波浪发电系统 幅值相位控制 复共轭控制 非线性控制 智能控制

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直驱式波浪发电系统的哈密顿建模和无源性控制 被引量：3

12

作者 蒋志杰 杨金明 黄伟 《广东电力》 2021年第3期23-32,共10页

由于波浪的随机特性,采用传统PID控制器实现的波浪发电系统动态性能较差,无法快速实现最大功率捕获。为此,提出一种用于封闭型直驱式波浪发电系统的哈密顿建模方法和无源性控制方案,以保证系统在波浪随机变化过程中能快速实现最大功率... 由于波浪的随机特性,采用传统PID控制器实现的波浪发电系统动态性能较差,无法快速实现最大功率捕获。为此,提出一种用于封闭型直驱式波浪发电系统的哈密顿建模方法和无源性控制方案,以保证系统在波浪随机变化过程中能快速实现最大功率捕获。首先建立了系统的动力学模型和直线发电机模型,通过哈密顿框架对系统模型进行重构。根据重构的哈密顿模型的结构特点,通过修改互联矩阵的方法,消除哈密顿模型中存在的强耦合。以系统的误差能量函数作为李雅普诺夫函数,使用李雅普诺夫稳定理论和注入阻尼的方法设计无源控制器。仿真对比结果表明,所设计的控制器能有效改善系统跟踪最大功率点过程中的动态性能和稳定性能。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 哈密顿建模 无源性控制 最大功率捕获 可再生能源

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基于混沌飞蛾捕焰算法的波浪发电系统最大功率跟踪 被引量：6

13

作者 陈海峰 杨俊华 +2 位作者 沈辉 黄宝洲 卢思灵 《可再生能源》 CAS 北大核心 2019年第11期1697-1703,共7页

针对水动力参数非线性导致直驱式波浪发电系统控制效果不佳问题,文章采用混沌飞蛾捕焰优化控制算法解决。该算法初期引入具有非周期性和遍历性的混沌算子,采用多精英组合的直线捕焰模式寻优;后期结合火焰自适应机制,采用螺旋捕焰方式,... 针对水动力参数非线性导致直驱式波浪发电系统控制效果不佳问题,文章采用混沌飞蛾捕焰优化控制算法解决。该算法初期引入具有非周期性和遍历性的混沌算子,采用多精英组合的直线捕焰模式寻优;后期结合火焰自适应机制,采用螺旋捕焰方式,求解最优电磁力,控制直线发电装置,提高捕获效率。通过ANSYS软件进行浮子的水动力数值计算,结合改进算法寻求系统最优负载。仿真结果表明,在波浪周期变化时,混沌飞蛾捕焰算法能有效提高全局搜索能力和求解精度,增加系统输出功率。 展开更多

关键词 直驱式波浪发电系统 混沌飞蛾捕焰算法 最优负载

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基于变分模式分解和向量自回归模型的波浪发电系统输出功率预测 被引量：2

14

作者 罗琦 杨俊华 +2 位作者 黄逸 梁昊晖 王超凡 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期291-297,共7页

为准确预测直驱式波浪发电系统的输出功率,提出基于变分模式分解和向量自回归模型预测方案。通过分析原始时间序列的相关性选择预测特征时间,应用变分模式分解方法将所选特征时间序列分解为不同子序列,经过单位根检验及差分运算,建立每... 为准确预测直驱式波浪发电系统的输出功率,提出基于变分模式分解和向量自回归模型预测方案。通过分析原始时间序列的相关性选择预测特征时间,应用变分模式分解方法将所选特征时间序列分解为不同子序列,经过单位根检验及差分运算,建立每个子序列的向量自回归模型,求和重构子序列模型预测结果获得所选特征的预测初值。建立了直驱式波浪发电系统的波能转换模型,仿真结果表明:所提方案模型具备合理性与可行性,模型预测结果稳定,预测精度高,预测趋势准确。 展开更多

关键词 波浪发电系统 波能转换 变分模式分解 向量自回归 预测

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直驱波浪发电系统双扰动观察算法MPPT控制 被引量：1

15

作者 谭绮仪 杨俊华 +1 位作者 黄宝洲 陈志炀 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期892-899,共8页

为分析实际海域中波浪发电系统的工作状况,准确获得最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking,MPPT)控制方案,减少控制算法死区和误判,通过分析波浪发电单元中的浮子水动力,构建永磁直线同步波浪发电单元的出力模型,提出基于双扰动观... 为分析实际海域中波浪发电系统的工作状况,准确获得最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking,MPPT)控制方案,减少控制算法死区和误判,通过分析波浪发电单元中的浮子水动力,构建永磁直线同步波浪发电单元的出力模型,提出基于双扰动观察算法的波浪发电系统MPPT控制方案。通过2个开关电容双向互补控制,在波浪输入为规则波、不规则波及负荷变化情况下,实现波浪发电系统MPPT控制。仿真结果表明,在波浪输入及负荷突变时,双扰动MPPT控制方法可有效提高系统最大功率跟踪的抗干扰能力,增强系统鲁棒性,提高发电效率。 展开更多

关键词 波浪发电系统 双扰动观察算法 MPPT控制 不规则波

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基于功率预测法的波浪发电系统功率平滑策略 被引量：1

16

作者 潘一夫 杨俊华 《计算机仿真》 北大核心 2018年第12期68-72,共5页

波浪能的波动性和随机性较大,为满足并网要求,需提高波浪发电系统输出功率的平滑性。采用蓄电池/超级电容混合储能对波浪发电系统输出功率进行平滑,利用极限学习机算法滚动预测波浪发电系统输出功率,获取周期内平均功率。结合蓄电池能... 波浪能的波动性和随机性较大,为满足并网要求,需提高波浪发电系统输出功率的平滑性。采用蓄电池/超级电容混合储能对波浪发电系统输出功率进行平滑,利用极限学习机算法滚动预测波浪发电系统输出功率,获取周期内平均功率。结合蓄电池能量密度高和超级电容功率密度高的特点,根据预测功率来控制蓄电池和超级电容的充放电,平滑波电系统在不同波浪条件下的输出功率。通过在规则波浪和突变波浪条件下的仿真,验证了其有效性。 展开更多

关键词 波浪发电系统 功率预测 混合储能系统 极限学习机算法 功率平滑控制

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不规则波浪发电系统MPPT及限功率优化控制 被引量：1

17

作者 谭绮仪 杨俊华 +1 位作者 黄宝洲 蔡浩然 《计算机仿真》 北大核心 2022年第7期105-111,共7页

常规的控制策略未考虑实际海域中波浪发电的不规则性,影响波浪发电系统运行效率及稳定性,为此提出一种考虑不规则波的波浪发电系统功率优化方案。通过分析波浪发电装置最大功率捕获条件,构建基于永磁直线同步发电机的孤岛运行波浪发电... 常规的控制策略未考虑实际海域中波浪发电的不规则性,影响波浪发电系统运行效率及稳定性,为此提出一种考虑不规则波的波浪发电系统功率优化方案。通过分析波浪发电装置最大功率捕获条件,构建基于永磁直线同步发电机的孤岛运行波浪发电系统。根据波浪输入速度及位移,采用纵横交叉算法(CSO)中纵横交叉算子交替作用,寻得电机电磁力最优控制量,通过空间矢量调制的电流控制策略,实现最大功率点跟踪(MPPT)控制及限功率(非MPPT)控制2种模式。在输入变化及负荷变化的情况下,验证了考虑不规则波的波浪发电系统运行的可行性与稳定性。结果表明,所提控制方法具有强鲁棒性,提高波浪能捕获效率,使波浪发电系统功率优化效果好。 展开更多

关键词 波浪发电系统 不规则波 纵横交叉算法 最大功率点跟踪控制 限功率控制 功率优化

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基于变分非线性调频模式分解的直驱式波浪发电系统控制

18

作者 罗琦 杨俊华 +2 位作者 王超凡 黄逸 梁昊晖 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期476-482,共7页

海浪的非平稳特性会影响直驱式波浪发电系统能量捕获,为此提出基于脊线检测与变分非线性调频模式分解的控制方案。采用短时傅里叶变换方法分析波浪激励力,结合脊线检测设定初始频率;应用变分非线性调频模式分解法分离波浪激励力,获得若... 海浪的非平稳特性会影响直驱式波浪发电系统能量捕获,为此提出基于脊线检测与变分非线性调频模式分解的控制方案。采用短时傅里叶变换方法分析波浪激励力,结合脊线检测设定初始频率;应用变分非线性调频模式分解法分离波浪激励力,获得若干模式分量并提取其瞬时频率;通过计算各模式分量的能量含量确定主导分量,根据其瞬时频率动态调整动力输出装置阻尼,搭建直驱式波浪发电系统模型。仿真结果表明,所提方案能量吸收性能好、输出平均功率高,可有效改善直驱式波浪发电装置性能。 展开更多

关键词 波浪发电系统 波能转换 脊线检测 变分非线性调频模式分解 功率优化

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基于FNN的直驱式波浪发电系统PID控制

19

作者 李尚恒 周骅 丁召 《建模与仿真》 2023年第4期3336-3347,共12页

本文在分析浮子水动力模型和永磁同步线性发电机模型的基础上,得到了最大功率捕获条件。然后,将改进的模糊神经网络PID (RFNNP)控制算法应用于最大功率点跟踪控制。通过对模糊神经网络结构的分析,在模糊神经网络中加入Relu激活函数,构建... 本文在分析浮子水动力模型和永磁同步线性发电机模型的基础上,得到了最大功率捕获条件。然后,将改进的模糊神经网络PID (RFNNP)控制算法应用于最大功率点跟踪控制。通过对模糊神经网络结构的分析,在模糊神经网络中加入Relu激活函数,构建了RFNNP控制。将模糊规则与神经网络的自学习能力相结合,根据海况变化调整PID参数,使RFNNP算法更准确地逼近非线性目标模型。仿真结果表明,采用该策略的波能转换系统是有效可行的。 展开更多

关键词 模糊神经网络 PID控制 激活函数 模糊规则 水动力模型 最大功率捕获 波浪发电系统 永磁同步

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基于sbRIO-9606的波浪发电数据采集系统设计 被引量：5

20

作者 林凯东 杨金明 《国外电子测量技术》 2017年第9期91-94,共4页

提出一种用于机电式波浪发电模拟实验的数据采集系统,实现对发电机电压、电流和加速度等参数的实时数据采集。系统硬件采用NI sbRIO-9606和NI 9683配合使用,避免了依靠DAQ助手的硬件采集系统的局限性,可控性强,应用性好。系统软件采用La... 提出一种用于机电式波浪发电模拟实验的数据采集系统,实现对发电机电压、电流和加速度等参数的实时数据采集。系统硬件采用NI sbRIO-9606和NI 9683配合使用,避免了依靠DAQ助手的硬件采集系统的局限性,可控性强,应用性好。系统软件采用LabVIEW语言编写,提供友好的人机界面,采用TDMS文件格式进行数据的存储及回放操作,占用存储空间小,易于维护。实际运行显示,该系统数据采集过程操作方便、稳定、可靠,可以满足波浪发电实时性分析与控制要求。 展开更多

关键词 波浪发电系统 数据采集 LABVIEW TDMS

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