CN107387305B - 自适应调整迎浪角方法、系统、存储介质及其计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自适应调整迎浪角方法、装置、存储介质及其计算机设备，其具体为：获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速，根据所述透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角，当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据所述当前海浪参数、所述当前迎浪角以及预设海浪参数‑迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值，根据所述迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。整个过程中，通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数‑迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

Description

自适应调整迎浪角方法、系统、存储介质及其计算机设备

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及自适应调整迎浪角方法、系统、存储介质及其计算机设备。

背景技术

海浪发电是一项海洋发电技术，利用吸能装置将机械能传递给旋转发电机发电。一般在海浪发电系统中都是注重于如何提高发电效率，以输出更多电能，很少会需要关注适当减少发电量以降低在输电线路的损耗与影响。

在面向中小型船舶的海浪发电系统，输出的电能大部分提供给灯组，中小型船舶每天需要的电量是一个比较固定的值，用户(例如渔民)需求电量较少，并且当较多发电时，有可能造成船舶电路系统的压力与损耗，因此适当减少海浪发电量也是很有必要的。

针对海浪发电系统发电量自适应调整，最关键就是如何自适应调整迎浪角，因此，研究一种准确的自适应调整迎浪角方法是非常有必要的。

发明内容

基于此，有必要针对目前尚无一种准确的自适应调整迎浪角方法的问题，提供一种准确的自适应调整迎浪角方法、系统、存储介质及其计算机设备。

一种自适应调整迎浪角方法，包括步骤：

获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速；

根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角；

当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值；

根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

一种自适应调整迎浪角装置，包括：

参数获取模块，用于获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速；

判断模块，用于根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角；

修正模块，用于当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值；

调整模块，用于根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

本发明自适应调整迎浪角方法与装置，获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速，根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角，当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值，根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。整个过程中，通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数-迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。

上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中自适应调整迎浪角方法通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数-迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

附图说明

图1为本发明自适应调整迎浪角方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明自适应调整迎浪角方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明自适应调整迎浪角装置第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明自适应调整迎浪角装置第二个实施例的结构示意图；

图5为本发明自适应调整迎浪角方法其中一个应用实例的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种自适应调整迎浪角方法，包括步骤：

S200：获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速。

迎浪角θ：它的定义是浪的行进方向和平台开口面的夹角，是一个线和面的夹角，它一方面是一个测量值，另一方面又是设定的目标，我们的取值在0～90度之间。当前迎浪角主要与海浪行进方向以及海浪发电系统所处平台行进方向有关。具体来说，用于船舶(渔船)的海浪发电系统，其海浪发电系统所处平台行进方向即船舶行驶方向，因此，在这里当前迎浪角主要与海浪行进方向以及船舶行驶方向有关。

透平是海浪发电系统的重要组成部分，具体来说，透平是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮，透平的工作条件和所用介质不同，因而其结构型式多种多样，但基本工作原理相似，透平最主要的部件是旋转元件(转子或叶轮)，被安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片，流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功，海浪发电系统将该机械功转化为电能输出。海浪发电系统中透平转速可以通过光栅仪器测量出，光栅仪器输出一个电压值，透平转速和光栅仪器输出电压是线性关系，比如透平转速是10000转/分钟，此时光栅仪器输出电压5V，当光栅仪器输出电压变成2V时，我们就知道透平转速是4000转/分钟。

S400：根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角。

迎浪角是海浪行进与平台朝向的夹角θ，当θ＝0时，海浪为全有效；当θ＝π/4时，海浪为全无效，即海浪效率＝cosθ。海浪发电系统中透平转速决定其输出功率，用于船舶的海浪发电系统，我们需要其输出功率在一个合理范围之内，这样一方面能够使其提供满足船舶基本需求的电能，另一方面又不会由于输出过大功率电能导致船舶线路压力，影响线路、器件的使用寿命。我们可以基于当前需求电量，确定海浪发电系统满足当前需求电量对应的输出功率，进一步的对应在当前迎浪角θ(海浪效率cosθ)条件下对应的标准透平转速，当步骤S200获得的透平转速大于该标准透平转速时，则需要调整迎浪角。

S600：当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值。

海浪参数可以通过仪器测量设备、传感器等测量，还可以基于历史经验数据获取。例如针对某片海域，在相应时间内，一般情况下其海浪参数是一个周期变化数值，我们可以直接改海域历史采集的数据来获取对应时刻(当前)的海浪参数。具体来说，海浪参数可以包括海浪周期、海浪高度以及海浪造成的海浪发电系统内空腔气压值。可以看到，海浪高度和海浪周期是自然条件决定的，尤其是海浪高度变化的范围比较大，在海文上把浪分为十级，2.5～4米为第六级的大浪，4米浪高对发电平台而言是工作环境的上限，因此，在浪高大于4米的情况时海浪发电系统(船舶)要躲避。预设海浪参数-迎浪角修正关系是预设设定的对应关系，其可以基于历史经验数据获得，具体可以基于历史经验数据绘制相应的图表，基于图表形式确定两者之间的对应关系。更进一步来说，海浪参数-迎浪角修正关系可以采用函数式表征。例如当海浪参数包括海浪周期T、海浪高度H以及海浪造成的海浪发电系统内空腔气压值P时，迎浪角修正值Δθ＝f(H，T，P，θ)，其中，f即为预设海浪参数-迎浪角修正关系对应的函数。

S800：根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

基于步骤S600迎浪角修正值Δθ以及步骤S200获得的当前迎浪角，自适应调整下一时刻迎浪角。非必要的，由于海浪的变化是比较慢的，角度的变化也可以比较慢，因此，我们可以缓慢调整下一时刻迎浪角，即在预设调整时间内完成迎浪角调整，例如可以在2分钟中内缓慢调整迎浪角，在调整的过程中可以考虑惯性，船舶驱动、转向组件可以运行一段时间后停止，依靠惯性缓慢进行调整，如船舶驱动、转向组件运行30秒，之后等待30秒再次运行，最终实现在2分钟内调整完成。

本发明自适应调整迎浪角方法，获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速，根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角，当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值，根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。整个过程中，通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数-迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

在其中一个实施例中，获取当前迎浪角的步骤包括：

步骤一：获取海浪行进方向和海浪发电系统所处平台行进方向；

步骤二：根据海浪行进方向和海浪发电系统所处平台行进方向，计算当前迎浪角。

海浪行进方向可以通过传感器、罗盘等器件测量获得。海浪发电系统所处平台行进方向即海浪发电系统设置的船舶行驶方向，其可以直接通过船舶定位系统获得。海浪行进方向与海浪发电系统所处平台行进方向之间的夹角即构成当前迎浪角。在本实施例中，采用分别获取海浪行进方向和海浪发电系统所处平台行进方向的方式，计算当前迎浪角，可以准确感知迎浪角的变化。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400包括：

S420：获取当前迎浪角下，海浪发电系统输出满足当前需求电量条件对应的透平转速标准值；

S440：比较透平转速与透平转速标准值，判断下一时刻是否需要调整迎浪角。

海浪发电系统电量输出功率与透平转速以及海浪效率有关，海浪发电系统所处平台——船舶其需求电量是一个稳定值，其可以分析当前船舶负载功率得出。在当前迎浪角(海浪效率)下，计算海浪发电系统输出满足当前需求电量条件对应的透平转速标准值，当获取的透平转速大于透平转速标准值时，说明当前海浪发电系统输出电量大于所处平台(船舶)的需求，需要增大迎浪角，减小海浪效率；当获取的透平转速小于透平转速标准值时，说明当前海浪发电系统输出电量小于所处平台(船舶)的需求，需要减小迎浪角，增大海浪效率。在实际应用中，迎浪角的调整可以通过海浪发电系统所处平台的驱动组件与转向组件来实现，当透平的速度逼近上限时，即启动右驱动，使迎浪角θ增大，当透平逼近下限时，则减小迎浪角θ。

非必要的，在实际应用中还可以考虑使用海浪发电系统中的自动窗来调整海浪发电系统输出的电量，不过由于自动窗允许调整的范围有限，因此，当透平转速与透平转速标准值的差值在一定预设范围内时，可以采用自动窗调整海浪发电系统输出的电量，当透平转速与透平转速标准值的差值超过预设范围内是，则需要采用调整迎浪角的方式来调整海浪发电系统输出的电量。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S800之前还包括：

S720：获取海浪发电系统所处平台角速度；

S740：根据海浪发电系统所处平台角速度二次修正迎浪角修正值。

步骤S800具体为：根据二次修正后的迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

海浪发电系统所处平台一般是指船舶，由于船舶在行驶转向过程中也会改变迎浪角，因此，在本实施例中，考虑这一因素的影响，二次修正迎浪角修正值，以使最终自适应调整的迎浪角准确。在实际应用中，在执行步骤S600根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值，可以一并考虑海浪发电系统所处平台对迎浪角调整的影响，即将表征海浪参数-迎浪角修正关系的函数式更新为Δθ＝f(H，T，P，θ，ω)，这样可以直接获得二次修正后的迎浪角修正值。

在其中一个实施例中，根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角的步骤之后还包括：

间隔预设时间，重新返回获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速的步骤。

在间隔一定时间之后，重新进行获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速的操作，以开始新的一轮自适应调整迎浪角任务。非必要的，由于海浪的变化一般比较慢，预设时间可以设定为2分钟。

如图3所示，一种自适应调整迎浪角装置，包括：

参数获取模块200，用于获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速；

判断模块400，用于根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角；

修正模块600，用于当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值；

调整模块800，用于根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

本发明自适应调整迎浪角装置，参数获取模块200获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速，判断模块400根据透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角，修正模块600当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据当前海浪参数、当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值，调整模块800根据迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。整个过程中，通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数-迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

如图4所示，在其中一个实施例中，本发明自适应调整迎浪角装置还包括：

角速度获取模块720，用于获取海浪发电系统所处平台角速度；

二次修正模块740，用于根据海浪发电系统所处平台角速度二次修正迎浪角修正值；

调整模块800还用于根据二次修正后的迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角。

在其中一个实施例中，参数获取模块200获取当前迎浪角的过程包括：

获取海浪行进方向和海浪发电系统所处平台行进方向；

根据海浪行进方向和海浪发电系统所处平台行进方向，计算当前迎浪角。

如图4所示，在其中一个实施例中，判断模块400包括：

标准值单元420，用于获取当前迎浪角下，海浪发电系统输出满足当前需求电量条件对应的透平转速标准值；

判断单元440，用于比较透平转速与透平转速标准值，判断下一时刻是否需要调整迎浪角。

在其中一个实施例中，海浪参数包括海浪周期、海浪高度以及海浪造成的海浪发电系统内空腔气压值。

在其中一个实施例中，本发明自适应调整迎浪角装置还包括：

循环模块，用于间隔预设时间，控制参数获取模块200重新执行获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速的操作。

为了更进一步详细解释本发明自适应调整迎浪角方法与装置的技术方案，下面将采用具体应用实例，并结合附图5进行详细说明。

在具体应用实例中，海浪发电系统设置于小型渔船上，小型渔船对电量需求有限，主要用于渔船照明。如图5所示，整个自适应调整迎浪角过程包括以下步骤：

1、通过设置于渔船的传感器获取海浪行进方向；

2、改过渔船的定位系统、行驶系统获取渔船行进方向；

3、根据海浪行进方向以及渔船行进方向，计算当前迎浪角θ；

4、获取海浪发电系统中透平转速；

5、获取海浪发电系统中自动窗口位置；

6、获取当前渔船所需电量Q，根据当前迎浪角θ对应的海浪效率cosθ，以及所需电量Q，计算在当前迎浪角θ条件对应的透平转速标准值；

7、计算透平转速标准值与步骤4中获取的透平转速之间差值，判断该差值是否在较小范围之内；

8、若在，则通过调整自动窗口位置方式调节海浪发电系统输出电量；

9、若不在，则需要采用调整迎浪角方式调节海浪发电系统输出电量；

10、采用调整迎浪角方式调节海浪发电系统输出电量时，获取当前海浪高度H、海浪周期T、渔船角速度，基于更新的预设海浪参数-迎浪角修正关系函数Δθ＝f(H，T，P，θ，ω)，计算迎浪角修正值；

11、根据迎浪角修正值，缓慢调整海浪发电系统迎浪角，具体可以在2分钟内间断性完成整个调整过程，并且在调整过程中提前停驱动,等惯性运动达到新的迎浪角；

12、等待预设时间之后，重新返回步骤1，开始新一轮迎浪角自适应调整。

另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。

上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中自适应调整迎浪角方法通过透平转速关注迎浪角与海浪发电系统输出电量之间存在的关系，根据海浪参数-迎浪角修正关系，准确获取迎浪角修正值，最终准确自适应调整下一时刻迎浪角。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自适应调整迎浪角方法，其特征在于，包括步骤：

获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速；

根据所述透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角；

当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据所述当前海浪参数、所述当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值；根据所述迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角；

所述根据所述迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角之前还包括：

获取所述海浪发电系统所处平台角速度；

根据所述海浪发电系统所处平台角速度二次修正所述迎浪角修正值；

所述根据所述迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角包括：

根据二次修正后的所述迎浪角修正值，在预设调整时间内自适应调整下一时刻迎浪角。

2.根据权利要求1所述的自适应调整迎浪角方法，其特征在于，所述获取当前迎浪角的步骤包括：

获取海浪行进方向和所述海浪发电系统所处平台行进方向；

根据所述海浪行进方向和所述海浪发电系统所处平台行进方向，计算当前迎浪角。

3.根据权利要求1所述的自适应调整迎浪角方法，其特征在于，所述根据所述透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角的步骤包括：

获取所述当前迎浪角下，所述海浪发电系统输出满足当前需求电量条件对应的透平转速标准值；

比较所述透平转速与所述透平转速标准值，判断下一时刻是否需要调整迎浪角。

4.根据权利要求1所述的自适应调整迎浪角方法，其特征在于，所述海浪参数包括海浪周期、海浪高度以及海浪造成的所述海浪发电系统内空腔气压值。

5.根据权利要求1所述的自适应调整迎浪角方法，其特征在于，所述根据所述迎浪角修正值，自适应调整下一时刻迎浪角的步骤之后还包括：

间隔预设时间，重新返回所述获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速的步骤。

6.一种自适应调整迎浪角装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取当前迎浪角与海浪发电系统中透平转速；

判断模块，用于根据所述透平转速，判断下一时刻是否需要调整迎浪角；

修正模块，用于当需要调整迎浪角时，获取当前海浪参数，根据所述当前海浪参数、所述当前迎浪角以及预设海浪参数-迎浪角修正关系，获取迎浪角修正值；

角速度获取模块，用于获取所述海浪发电系统所处平台角速度；

二次修正模块，用于根据所述海浪发电系统所处平台角速度二次修正所述迎浪角修正值；

调整模块，用于根据二次修正后的所述迎浪角修正值，在预设调整时间内自适应调整下一时刻迎浪角。

7.根据权利要求6所述的自适应调整迎浪角装置，其特征在于，所述参数获取模块还用于获取海浪行进方向和所述海浪发电系统所处平台行进方向；根据所述海浪行进方向和所述海浪发电系统所处平台行进方向，计算当前迎浪角。

8.根据权利要求6所述的自适应调整迎浪角装置，其特征在于，所述判断模块包括：

标准值单元，用于获取当前迎浪角下，海浪发电系统输出满足当前需求电量条件对应的透平转速标准值；

判断单元，用于比较透平转速与透平转速标准值，判断下一时刻是否需要调整迎浪角。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。