CN109284479B - 一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，该方法包含：S1、建立能量捕获校准的表达关系；S2、确定能量捕获校准表达关系的参数值，进一步包含：S2.1、初始化表达关系的参数值；S2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；S2.3、实时应用校准值补偿流场感测部件的测量值；S2.4、实时分析流场能量的转化量及该转化量变化情况；S2.5、实时给出参数值的调整量及调整关系；S2.6、实时判定参数调整是否结束；S2.7、参数调整判定结束后，给出校准参数值及校准关系式；S3、对流场感测部件输出实施补偿校准。本发明实现的能量捕获方向校准带来能量转化量增加及机械构件的疲劳应力降低，有效解决自然界流场能量捕获方向失准的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自然界流场能量转化领域，特别涉及一种获取自然界流场能量最大跟踪控制的方法。
背景技术
随着人们对化石能源应用恶化环境、自然界流场能量清洁转换认识的深入，以及新型清洁能源开发技术的进步，越来越多的清洁新能源得到开发利用，成为能源结构的重要支柱。清洁能源架构中，自然界流场能量的获取转化应用，是当今社会能源领域的热点。
流场能量的转化，一般通过旋转机电设备系统实现，其实现效率存在能量最大跟踪捕获的方向对准问题。该问题与旋转机电设备系统所感测到的实时流场状态的矢量方向密切关联，并由专门的偏向动作装置负责能量捕获方向对准。该问题导致的能量捕获降低在实际运行的新能源转化设备系统中很普遍，多数该领域的设备制造商及使用客户业主都已注意到多台设备系统实际运行中的能量捕获朝向不一致，尤其在认定外界流场方向不够稳定的情况下。
由于考虑到机械部件的疲劳以及自然流场存在的随机特点，该所述偏向动作装置的启动不是连续的，在单次瞬时的流场方向感测中，流场方向与设备系统实际能量捕获方向存在偏差，由该单次偏差的统计平均表现为固有的静态偏差，以及围绕该静态偏差表现为离散分布的动态偏差。多数的流场感测部件的安装没有采用标定设备，存在安装误差造成的偏差。传统的该能量转化设备系统所用的流场感测部件实际安装的位置，会受到旋转部件引起的旋转流场扰动，造成了该流场感测部件测量值与实际值的随机附加偏差，该偏差与单台能量转化设备系统各自所处的自然地形、流场方位等有关，造成该偏差的复杂性。由此，能量捕获方向失准是现有技术无法有效解决的系统性问题。
大量的早期试验研究发现，大部分的该流场能量捕获转化设备系统，须要对能量捕获方向进行校准，超过一半的该设备系统因能量捕获方向失准已经严重影响降低了流场能量转化质量及效率。能量捕获方向校准会带来明显的能量转化量增加，以及机械构件的疲劳应力降低，在流场能量额定转化之前的运行工况尤其对能量转化提高更直接显著。
基于对能量捕获方向校准必要的认识，目前人们采用更精密的受外界影响小的测量仪器解决该问题。
采用受环境及运行状况影响较小的先进传感测量仪，可实现对能量最大捕获的校准，但存在须对现场多台设备逐个实施带来校准周期长的问题，或者若采用获取的单台设备校准值补偿其他设备存在补偿不适合的问题，也存在额外的精密测量仪器费用投入，难以便捷有效地解决能量捕获方向失准的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，该方法为一种无须增加额外设备投入即可实现流场能量转化设备群组能量捕获最大化的通用方法，可以解决设备群组能量捕获最大化面临的校正补偿实现周期长、普适性差、额外硬件投入等问题以及有效解决自然界流场能量捕获方向失准的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，该方法包含以下过程：
通过实时在线自动调整校准参数值获得最佳补偿值，该参数值自动调整的调整量采用固定值或者采用非固定值；
对影响流场能量最大跟踪的多种因素，综合设定多个工况级别，并实时判定当前工况所处级别，分别对各级别工况执行自动调整校准参数值的操作。
优选地，获取自然界流场能量最大跟踪的方法，进一步包含以下步骤：
S1、建立能量捕获校准的表达关系；
S2、确定能量捕获校准表达关系的参数值；所述步骤S2进一步包含：S2.1、初始化表达关系的参数值；S2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；S2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；S2.4、实时分析流场能量的转化量及该转化量变化情况；S2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；S2.6、实时判定参数调整是否结束；S2.7、参数调整判定结束后，给出最终校准参数值及校准关系式；
S3、对流场感测部件的输出实施补偿校准。
优选地，建立能量捕获校准表达关系为：y＝kx+b；其中，y为校准偏差值，k可称为动调因子，x可称为动力参量，b可称为静调因子；或者建立能量捕获校准表达关系为：其中，y为校准偏差值，ci可称为第i关联因子，xi可称为第i关联参量，g可称为综合因子。
优选地，所述步骤S2.1中进一步包含：初始设定动调因子k和静调因子b；所述步骤S2.2中进一步包含：通过当前的静调因子b和/或动调因子k，计算得到校准偏差值y的过程校准值；所述步骤S2.3进一步包含：补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向，y0是原流场感测部件测量值；所述步骤S2.4进一步包含：流场能量转化量的变化特征量λ＝(β-β'-Δβ)/max(β',0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ可依据β或β'设定；所述步骤S2.5进一步包含：依据流场能量转化量的变化特征量λ反馈给出参数值的调整量Δb及调整关系式：b＝b'+α*Δb，b是当前采用的静调因子，b'是上一个考查周期采用的静调因子，b、b'、Δb换成k、k'、Δk同样适用，α是当前采用的关系因子，有：α'是上一个考查周期的关系因子，执行一次α'＝-1；定义所述步骤S2.5进一步包含：动调因子k取固定值，可设定k＝0，只调整静调因子b；或者动调因子k先取固定值，调整静调因子b完毕后再微调动调因子k；或者协同调整动调因子k和静调因子b；所述步骤S2.6进一步包含：通过设定调整次数上限，或者结合考查静调因子b和/或动调因子k是否达到设定上限次数的收敛振荡，作为参数调整结束的依据；所述步骤S2.7进一步包含：若所述步骤S2.6中的参数调整判定未结束，则跳转执行所述步骤S2.2；否则，给出最终校准参数值b和/或k及校准关系式。
优选地，所述步骤S2.1中进一步包含：初始设定各关联因子ci(i为正整数)和综合因子g；所述步骤S2.2中进一步包含：通过当前的第i关联因子ci和综合因子g，计算得到校准偏差值y的过程校准值；所述步骤S2.3进一步包含：补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向，y0是原流场感测部件测量值；所述步骤S2.4进一步包含：流场能量转化量的变化特征量λ＝(β-β'-Δβ)/max(β',0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ可依据β或β'设定；所述步骤S2.5进一步包含：依据流场能量转化量的变化特征量λ反馈给出参数值的调整量Δci及调整关系式：ci＝c'i+α*Δci，ci是当前采用的第i关联因子，c'i是上一个考查周期采用的第i关联因子，ci、c'i、Δci换成g、g'、Δg同样适用，α是当前采用的关系因子，有：α'是上一个考查周期的关系因子，执行一次α'＝-1；定义/>所述步骤S2.5进一步包含：综合因子g取固定值，可设定g＝0，只调整各关联因子ci；或者综合因子g先取固定值，调整各关联因子ci完毕后再微调综合因子g；或者协同调整各关联因子ci和综合因子g；所述步骤S2.6进一步包含：通过设定调整次数上限，或者结合考查关联因子ci和/或综合因子g是否达到设定上限次数的收敛振荡，作为参数调整结束的依据；所述步骤S2.7进一步包含：若所述步骤S2.6中的参数调整判定未结束，则跳转执行所述步骤S2.2；否则，给出最终校准参数值ci和/或g及校准关系式。
优选地，所述步骤S2.5中，调整量Δb取固定值，或者调整量Δb采用非固定值，Δb换成Δk或Δci或Δg同样适用。
优选地，所述步骤S2通过对流场能量表现大小的分级设定不同校准参数值和校准关系式，和/或所述步骤S2依据自然流场能量密度或影响该能量密度的环境因素分级设定不同的校准参数值和校准关系式，和/或所述步骤S2依据自然流场方位因素分级设定不同的校准参数值和校准关系式；所述步骤S2针对影响自然界流场能量最大跟踪的因素，设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，获得基于主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式。
优选地，针对自然流场能量表现大小Si、主要影响流场能量环境因素中的温度或密度高低Kj、及自然地形、流场方位因素影响Dk中的任一参量，或者任两个参量，或者三个参量，综合设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，分别对应最终获得考查流场能量主要影响因素的多级校准参数值ki、bi，或kij、bij，或kijk、bijk，和校准关系式y＝kix+bi，或者y＝kijx+bij，或者y＝kijkx+bijk，其中，i、j、k为级别标识；
或者，针对自然流场能量表现大小Si、主要影响流场能量环境因素中的温度或密度高低Kj、及自然地形、流场方位因素影响Dk中的任两个参量，或者三个参量，综合设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，分别对应最终获得考查流场能量主要影响因素的多级校准参数值c1i、c2j、gij(或c1i、c3k、gik，或c2j、c3k、gjk)，或者c1i、c2j、c3k、gijk，和校准关系式y＝c1iS+c2jK+gij(或y＝c1iS+c3kD+gik，或y＝c2jK+c3kD+gjk)，或者y＝c1iS+c2jK+c3kD+gijk，其中，i、j、k为级别标识。
优选地，所述步骤S3中，采用多级校准参数值(ki、bi，或kij、bij，或kijk、bijk)和对应的校准关系式实施补偿校准；或者校准参数值取用多个级别参数值的均值实施补偿校准；
或者，所述步骤S3中，采用多级校准参数值(c1i、c2j、gij，或c1i、c3k、gik，或c2j、c3k、gjk，或c1i、c2j、c3k、gijk)和对应的校准关系式实施补偿校准；或者校准参数值取用多个级别参数值的均值实施补偿校准。
优选地，所述步骤S3中，包含通过交替实施校准和不校准操作的自动执行得到应用该方法实施补偿校准的效果对比。按影响流场能量转化量的诸多因素细化的不同运行工况，实时记录各影响因素和流场能量转化量并实时统计均值，设定定期采用平滑方式切换至实施校准或不校准的自动执行，实时得到综合考查流场能量转化效果的对比曲线图。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以有效解决自然界流场能量捕获方向失准的问题；本发明为一种无须增加额外设备投入即可实现流场能量转化设备群组能量捕获最大化跟踪的方法，实现的能量捕获方向校准会带来明显的能量转化量增加，以及机械构件的疲劳应力降低，尤其在流场能量额定转化之前的运行工况对能量转化提高更直接显著。
附图说明
图1本发明的流场能量最大跟踪方法总流程示意图；
图2本发明的流场能量最大跟踪的校准参数值确定方法示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，为了使本发明更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法包含以下步骤：
S1、建立能量捕获校准的表达关系；
其中，步骤S1中进一步包含：S1.1、确定影响流场能量捕获的影响因素；S1.2、确定包含影响因素的表达关系。
具体地，步骤S1.1可通过专家经验确定；步骤S1.2可通过专家经验确定；步骤S1.2也可通过采用一台先进感测仪器获得对标值与原流场感测部件的测量值对比统计分析差值确定。
S2、确定能量捕获校准表达关系的参数值。
示例地，步骤S2针对自然流场能量表现大小分级设定不同的校准参数值。或者，步骤S2考虑影响自然流场能量的主要环境因素，对各影响因素设定多个工况级别，实时判定当前工况所处级别，分别对各级别工况执行自动调整校准参数值的操作。
其中，步骤S2进一步包含：S2.1、初始化表达关系的参数值；S2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；S2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；S2.4、实时分析流场能量的转化量及该转化量变化情况；S2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；S2.6、实时判定参数调整是否结束。S2.7、若步骤S2.6判定未结束，则跳转执行步骤S2.2；否则，给出最终校准参数值及校准关系式。
具体地，步骤S2.5参数值调整采用固定的调整量或者非固定的调整量。
S3、对流场感测部件输出实施补偿校准。
步骤S3可包含效果对比，可通过交替实施校准和不校准操作的自动执行得到效果对比结论。示例地，综合考虑，按影响流场能量转化量的诸多因素细化的不同运行工况，实时记录各影响因素和流场能量转化量并实时统计均值，设定每小时或每半小时采用平滑方式切换至实施校准或不校准的自动执行，实时得到综合考查流场能量转化效果的对比曲线图，如功率曲线对比图。
(一)实施例一：
如图1和图2结合所示，在本发明所描述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法的实施例一中，包含如下实现步骤：
T1、建立能量捕获校准的表达关系：
所述步骤T1进一步包含：
T1.1、确定流场能量捕获的影响因素；
其中，能量转化设备系统所用的流场感测部件实际安装在能量捕获旋转部件后方的位置，受到能量捕获旋转部件引起的旋转流场扰动；且多数的流场感测部件的安装没有采用标定设备，存在安装误差造成的偏差。该偏差源于复杂的流场动力效应，在不同速度的自由流场通过旋转部件之间的通道引起的偏差不尽相同。
基于对该能量转化设备系统运行工况的专家经验，确定流场能量捕获的复杂影响因素包括：旋转部件的转动效应、感测部件自身或安装或维护不当造成的初始偏差、自由流场能量大小的动力效应差别、设备系统运行所处的自然地形及自由流场方位特性在周期性偏向动作行为中的累积。
T1.2、确定包含影响因素的表达关系；
其中，为获得准确的校准偏差值，通过在一台该能量转化设备采用一台先进感测仪器获得精准值作为对标值，并与该同台能量转化设备的原流场感测部件的测量值对比统计分析，结合以上复杂影响因素的关联聚类，得出能量捕获校准表达关系为：y＝kx+b，其中，y为校准偏差值，y∈[-20,20]；k可称为动调因子；x可称为动力参量，综合考虑取能量转化旋转部件的旋转速度；b可称为静调因子。本实施例中，动调因子k取值范围可为-0.005～0，静调因子b的取值范围可为-10～+25。
T2、确定能量捕获校准表达关系的参数值；
如图2所示，所述步骤T2中进一步包含：
T2.1、初始化表达关系的参数值；
其中，基于先进感测仪器对标值与原流场感测部件测量值的统计分析，可得到表达关系的具体参数值作为能量转化设备采用关系式初始化的依据，如动调因子k＝-0.003，静调因子b＝16。
T2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；
其中，初始运行时，取y＝-0.003*x+16，其中，x为能量转化旋转部件的旋转速度；除初始运行外，依据相应调整所得到的b值和/或k计算得到过程校准值y。其中，该调整方法具体如下步骤：
T2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；
其中，补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向。其中，y0是原流场感测部件测量值。
T2.4、实时分析流场能量的转化量及转化量变化情况；
其中，针对应用补偿后的实时流场方向，正向考查流场能量转化设备的能量转化量及其变化特征；该能量转化量的变化特征量λ＝(β-β'-Δβ)/max(β',0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ依据β或β’设定。示例地，可取Δβ＝0.02*β。
T2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；
具体地，依据能量转化量的变化特征量λ反馈给出参数值的调整量Δb及调整关系式：b＝b'+α*Δb，本实施例中的Δb取固定值；优选地，取Δb＝2。其中，b是当前采用的静调因子；b'是上一个考查周期采用的静调因子；α是当前采用的关系因子，有：α'为上一个考查周期的关系因子，初始时执行一次α'＝-1；定义/>
各校准参数值每调整一次，对应的调整次数增加一。
本实施例中，k可取固定值为初始值，只调整静调因子b；也可k先取固定值，调整静调因子b完毕后再微调动调因子k，调整动调因子k可依据调整静调因子b的操作，示例地，取固定调整量Δk＝0.0004。
T2.6、实时判定参数调整是否结束；
其中，通过考查是否达到设定的调整次数上限值Wf，作为判定参数调整是否结束的依据，本实施例中，该上限值可取单月度内的流场运动速度的10min均值的频次f，即：Wf＝f；
也可结合考查b是否达到了设定上限次数的收敛振荡，作为判定参数调整是否结束的依据，即如Wf≤f时出现|b-b'|≤2Δb认为出现收敛振荡。对判定调整动调因子k是否结束可依据对调整静调因子b判定结束的操作。
T2.7、若步骤T2.6判定未结束，则执行步骤T2.2；否则，即给出最终校准参数值及校准关系式，如y＝-0.0026*x+8。
由上可知，本实施例基于自由流场能量大小的动力效应差别考虑，步骤T2针对自然流场能量表现大小分成多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，并在步骤T2.1设定相同或不同的初始值，对每个级别分别执行步骤T2.2至步骤T2.7，最终获得基于不同能量分级的多级校准参数值和校准关系式y＝kix+bi，其中，i为能量级别标识。示例地，k＝(-0.003,-0.0026,…,-0.0026)T,b＝(8.47,10.62,…,6.85)T，即k1＝-0.003，k2＝-0.0026，b1＝8.47，b2＝10.62。
T3、对流场感测部件输出实施补偿校准：若考虑能量表现的分级，则采用多级校准参数值和校准关系式实施补偿校准；若不考虑能量分级，则取用多个级别参数值的均值是多个级别参数值的均值，i是指能量级别，bi是各个级别的参数值；其中，对校准效果可通过交替实施校准和不校准操作的自动设定给出效果对比结论。
(二)实施例二：
如图1和图2结合所示，在本发明所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法的实施例二，包含如下实现步骤：
P1、建立能量捕获校准的表达关系；
所述步骤P1进一步包含：
P1.1、确定影响流场能量捕获的影响因素；
其中，基于对该能量转化设备系统运行工况的专家经验，确定流场能量捕获的复杂影响因素包括：旋转部件的转动效应、感测部件自身或安装或维护不当造成的初始偏差、自由流场能量大小的动力效应差别、设备系统运行所处的自然地形及自由流场方位特性在周期性偏向动作行为中的累积。
P1.2、确定包含影响因素的表达关系；
其中，通过对该能量转化设备系统运行工况的专家经验，得出能量捕获校准表达关系为：y＝kx+b，其中，y为校准偏差值,y∈[-20,20]；k可称为动调因子；x可称为动力参量，综合考虑取能量转化旋转部件的旋转速度；b可称为静调因子。本实施例中，动调因子k取值范围可为-0.005～0，静调因子b的取值范围可为-10～+25。
P2、确定能量捕获校准表达关系的参数值；
如图2所示，所述步骤P2进一步包含：
P2.1、初始化表达关系的参数值；
其中，基于对该能量转化设备系统运行工况的专家经验，给出表达关系的具体参数值作为能量转化设备采用关系式初始化的依据，如动调因子k＝-0.002，静调因子b＝17。
P2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；
其中，初始运行时，取y＝-0.002*x+17，其中，x为能量转化旋转部件的旋转速度；除初始运行外，依据相应调整所得到的b值和/或k计算得到过程校准值y。其中，该调整方法具体如下步骤：
P2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；
其中，补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向。其中，y0是原流场感测部件测量值。
P2.4、实时分析流场能量的转化量及转化量变化情况；
其中，针对应用补偿后的实时流场方向，正向考查流场能量转化设备的能量转化量及其变化特征；该能量转化量的变化特征量λ＝(β-β'-Δβ)/max(β',0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ依据β或β’设定，如可取Δβ＝0.025*β。
P2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；
具体地，依据λ反馈给出参数值的调整量Δb及调整关系式：b＝b'+α*Δb，本实施例中的Δb取动态参量。优选地，Δb依据|λ|正比变化，如Δb＝|λ|*Δb'，可取Δb'＝3，以加快调整算程。b是当前采用的静调因子；b'是上一个考查周期采用的静调因子；α是当前采用的关系因子，有：α'为上一个考查周期的关系因子，执行一次α'＝-1；定义/>
各校准参数值每调整一次，对应的调整次数增加一。
本实施例中，k可取固定值为初始值，只调整静调因子b；也可k先取固定值，调整静调因子b完毕后再微调动调因子k，调整动调因子k可依据调整静调因子b的操作，Δk取动态参量。优选地，Δk依据|λ|正比变化，如Δk＝|λ|*Δk'，示例地，可取Δk'＝0.0005，以加快调整算程。
P2.6、实时判定参数调整是否结束；
通过考查是否达到设定的调整次数上限值Wf，作为判定参数调整是否结束的依据，该上限值可取单月度内的流场运动速度10min均值的频次f，即：Wf＝f；也可结合考查b是否达到了设定上限次数的收敛振荡，作为判定参数调整是否结束的依据，即如Wf≤f时出现|b-b'|≤2Δb认为出现收敛振荡。对判定调整动调因子k是否结束可依据对调整静调因子b判定结束的操作。
P2.7、若步骤P2.6判定未结束，则执行步骤P2.2；否则，即给出最终校准参数值及校准关系式，如y＝-0.0026*x+8.4。
基于自由流场能量大小的动力效应差别考虑，步骤P2针对自然流场能量表现大小Si、以及流场能量主要影响环境因素中的如温度(或能量密度)高低Kj，设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，可在步骤P2.1设定相同或不同的初始值，对每个级别分别执行步骤P2.2至步骤P2.7，最终获得基于流场能量大小及其主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式y＝kijx+bij，其中，i、j均为级别标识。示例地，k11＝-0.003，k12＝-0.0026，k13＝-0.0028，b11＝6.42，b12＝6.85，b13＝6.98。
优选地，也针对自然流场能量表现大小Si、以及流场能量主要影响环境因素中的如温度(或能量密度)高低Kj、以及自然地形、流场方位因素影响Dk设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，可在步骤P2.1设定相同或不同的初始值，对每个级别分别执行步骤P2.2至步骤P2.7，最终获得基于流场能量大小及其主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式y＝kijkX+bijk，其中，i、j、k为级别标识。示例地，k111＝-0.003，k112＝-0.0026，k113＝-0.0026，k114＝-0.0028,b111＝8.83，b112＝6.98，b113＝7.16，b114＝9.81。
P3、对流场感测部件输出实施补偿校准，可采用多级校准参数值和校准关系式y＝kijx+bij或y＝kijkx+bijk实施补偿校准；也可取用按流场能量级比结论。按影响流场能量转化量的诸多因素细化的不同运行工况，实时记录各影响因素和流场能量转化量并实时统计均值，设定每小时或每半小时采用平滑方式切换至实施校准或不校准的自动执行，实时得到综合考查流场能量转化效果的功率曲线对比图。示例地，如由不校准切换至校准时以v＝0.5°/s平滑给到校准偏差值y＝10°，实现平滑方式切换。
(三)实施例三：
如图1和图2结合所示，在本发明所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法的实施例三，包含如下实现步骤：
Q1、建立能量捕获校准的表达关系；
所述步骤Q1进一步包含：
Q1.1、确定影响流场能量捕获的影响因素；
流场能量捕获的复杂影响因素包括：旋转部件的转动效应、感测部件自身或安装或维护不当造成的初始偏差、自由流场能量大小的动力效应差别、设备系统运行所处的自然地形及自由流场方位特性在周期性偏向动作行为中的累积。
Q1.2、确定包含影响因素的表达关系；
建立能量捕获校准表达关系为：其中，y为校准偏差值，y∈[-20,20]，ci可称为第i关联因子，xi可称为第i关联参量(x1取流场速度，x2取流场温度，x3取流场偏向)，g可称为综合因子。本实施例中，m可取大于1不大于4的整数。
Q2、确定能量捕获校准表达关系的参数值；
如图2所示，所述步骤Q2进一步包含：
Q2.1、初始化表达关系的参数值；
基于对该能量转化设备系统运行工况的经验，给出表达关系的具体参数值作为能量转化设备采用关系式初始化的依据，如关联因子c1＝-0.1，c2＝0.1，c3＝0.1，综合因子g＝2。
Q2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；
初始运行取y＝-0.1x1+0.1x2+0.1x3+2；除初始运行外，依据相应调整所得到的ci值和/或g计算得到过程校准值y。其中，校准参数值的调整方法具体如下步骤：
Q2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；
其中，补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向。其中，y0是原流场感测部件测量值。
Q2.4、实时分析流场能量的转化量及转化量变化情况；
其中，针对应用补偿后的实时流场方向，考查能量转化量及其变化特征；该能量转化量的变化特征量λ＝(β-β'-Δβ)/max(β',0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ依据β或β’设定，如可取Δβ＝0.018*β。
Q2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；
具体地，依据λ反馈给出参数值的调整量ci及调整关系式：ci＝c'i+α*Δci，本实施例中的Δci取动态参量。优选地，Δci依据|λ|正比变化，示例地，如Δc1＝|λ|*Δc’1，可取Δc’1＝0.005，以加快调整算程。ci是当前采用的第i关联因子；c'i是上一个考查周期采用的第i关联因子；α是当前采用的关系因子，有：α'为上一个考查周期的关系因子，执行一次α'＝-1；定义/>
各校准参数值每调整一次，对应的调整次数增加一。
本实施例中，g可取固定值为初始值，只调整关联因子ci；也可g先取固定值，调整关联因子ci完毕后再微调综合因子g，调整综合因子g可依据调整关联因子ci的操作，Δg可取固定或动态参量。优选地，Δg依据|λ|正比变化，如Δg＝|λ|*Δg'，示例地，可取Δg'＝0.2，以加快调整算程。
Q2.6、实时判定参数调整是否结束；
通过考查是否达到设定的调整次数上限值Wf，作为判定参数调整是否结束的依据，该上限值可取单月度内的流场运动速度10min均值的频次f，即：Wf＝f；也可结合考查ci是否达到了设定上限次数的收敛振荡，作为判定参数调整是否结束的依据，即如Wf≤f时出现|ci-c'i|≤2Δci认为出现收敛振荡。对判定调整综合因子g是否结束可依据对调整关联因子ci判定结束的操作。
Q2.7、若步骤Q2.6判定未结束，则执行步骤Q2.2；否则，即给出最终校准参数值及校准关系式，如y＝-0.3*x1+0.35*x2+0.2*x3+4.4(x1取流场速度，x2取流场温度，x3取流场偏向)。
优选地，也针对自然流场能量表现大小Si、以及流场能量主要影响环境因素中的如温度(或能量密度)高低Kj、以及自然地形、流场方位因素影响Dk设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，可在步骤Q2.1设定相同或不同的初始值，对每个级别分别执行步骤Q2.2至步骤Q2.7，最终获得基于流场能量大小及其主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式y＝c1iS+c2jK+c3kD+gijk，其中，i、j、k为级别标识。示例地，c11＝-0.26，c12＝-0.3，c21＝0.33，c22＝0.36，c23＝0.44，c31＝0.25，c32＝0.2，g111＝3.2，g112＝3.4，g121＝4.6，g232＝3。
Q3、对流场感测部件输出实施补偿校准，可采用多级校准参数值和校准关系式y＝c1iS+c2jK+gij或y＝c1iS+c3kD+gik或y＝c2jK+c3kD+gjk或y＝c1iS+c2jK+c3kD+gijk实施补偿校准；也可取用按流场能量级别区分的均值其中，对校准效果可通过交替实施校准和不校准操作的设定给出效果对比结论。
综上所述，本发明提出了一种无须增加额外设备投入即可实现流场能量转化设备群组能量捕获最大化跟踪的方法，可以有效解决自然界流场能量捕获方向失准的问题，实现的能量捕获方向校准会带来明显的能量转化量增加，以及机械构件的疲劳应力降低，尤其在流场能量额定转化之前的运行工况对能量转化提高更直接显著。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，该方法包含以下过程：
基于能量转化旋转部件的运行工况和流场感测部件的测量值，通过实时在线自动调整校准参数值获得最佳补偿值，该参数值自动调整的调整量采用固定值或者采用非固定值；
对影响流场能量最大跟踪的多种因素，综合设定多个工况级别，并实时判定当前工况所处级别，分别对各级别工况执行自动调整校准参数值的操作；
多种因素指的是主要环境因素；
所述方法进一步包含以下步骤：
S1、建立能量捕获校准的表达关系；
S2、确定能量捕获校准表达关系的参数值；
所述步骤S2进一步包含：S2.1、初始化表达关系的参数值；S2.2、实时依据当前参数值计算过程校准值；S2.3、实时应用校准偏差值补偿流场感测部件的测量值；S2.4、实时分析流场能量的转化量及该转化量变化情况；S2.5、实时给出校准参数值的调整量及调整关系；S2.6、实时判定参数调整是否结束；S2.7、参数调整判定结束后，给出最终校准参数值及校准关系式；
S3、对流场感测部件的输出实施补偿校准。
2.如权利要求1所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
建立能量捕获校准表达关系为：y＝kx+b；其中，y为校准偏差值，k可称为动调因子，x可称为动力参量，b可称为静调因子；
或者建立能量捕获校准表达关系为：其中，y为校准偏差值，ci可称为第i关联因子，xi可称为第i关联参量，g可称为综合因子。
3.如权利要求2所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S2.1中进一步包含：初始设定动调因子k和静调因子b；
所述步骤S2.2中进一步包含：通过当前的静调因子b和/或动调因子k，计算得到校准偏差值y的过程校准值；
所述步骤S2.3进一步包含：补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向，y0是原流场感测部件测量值；
所述步骤S2.4进一步包含：流场能量转化量的变化特征量λ＝(β-β’-Δβ)/max(β’,0.1)其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ可依据β设定；
所述步骤S2.5进一步包含：依据流场能量转化量的变化特征量λ反馈给出参数值的调整量Δb及调整关系式：b＝b'+α*Δb，b是当前采用的静调因子，b'是上一个考查周期采用的静调因子，b、b'、Δb换成k、k'、Δk同样适用，α是当前采用的关系因子，依据λ和上一个考查周期的关系因子α'调整α；
所述步骤S2.5进一步包含：动调因子k取固定值，只调整静调因子b；或者动调因子k先取固定值，调整静调因子b完毕后再微调动调因子k；或者协同调整动调因子k和静调因子b；
所述步骤S2.6进一步包含：通过设定调整次数上限，或者结合考查静调因子b和/或动调因子k是否达到设定上限次数的收敛振荡，作为参数调整结束的依据；
所述步骤S2.7进一步包含：若所述步骤S2.6中的参数调整判定未结束，则跳转执行所述步骤S2.2；否则，给出最终校准参数值b和/或k及校准关系式。
4.如权利要求2所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S2.1中进一步包含：初始设定各关联因子ci和综合因子g；
所述步骤S2.2中进一步包含：通过当前的第i关联因子ci和/或综合因子g，计算得到校准偏差值y的过程校准值；
所述步骤S2.3进一步包含：补偿后应用Y＝y0+y作为实时流场方向，y0是原流场感测部件测量值；
所述步骤S2.4进一步包含：流场能量转化量的变化特征量λ＝(β-β’-Δβ)/max(β’,0.1)，其中，β是当前考查周期的能量转化量，β'是上一个考查周期的能量转化量，转化监测量Δβ可依据β设定；
所述步骤S2.5进一步包含：依据流场能量转化量的变化特征量λ反馈给出参数值的调整量Δci及调整关系式：ci＝c'i+α*Δci，ci是当前采用的第i关联因子，c'i是上一个考查周期采用的第i关联因子，ci、c'i、Δci换成g、g'、Δg同样适用，α是当前采用的关系因子，依据λ和上一个考查周期的关系因子α'调整α；
所述步骤S2.5进一步包含：综合因子g取固定值，只调整各关联因子ci；或者综合因子g先取固定值，调整各关联因子ci完毕后再微调综合因子g；或者协同调整各关联因子ci和综合因子g；
所述步骤S2.6进一步包含：通过设定调整次数上限，或者结合考查各关联因子ci和/或综合因子g是否达到设定上限次数的收敛振荡，作为参数调整结束的依据；
所述步骤S2.7进一步包含：若所述步骤S2.6中的参数调整判定未结束，则跳转执行所述步骤S2.2；否则，给出最终校准参数值ci和/或g及校准关系式。
5.如权利要求3或4所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S2.5中，调整量Δb取固定值，或者调整量Δb采用非固定值，Δb换成Δk或Δci或Δg同样适用。
6.如权利要求1所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S2通过对流场能量表现大小的分级设定不同校准参数值和校准关系式，和/或所述步骤S2依据自然流场能量密度或影响该能量密度的环境因素分级设定不同的校准参数值和校准关系式，和/或所述步骤S2依据自然流场方位因素分级设定不同的校准参数值和校准关系式；
所述步骤S2针对影响自然界流场能量最大跟踪的因素，设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，获得基于主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式。
7.如权利要求2或6所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
针对自然流场能量表现大小Si、主要影响流场能量环境因素中的温度或密度高低Kj、及自然地形、流场方位因素影响Dk中的任一参量，或者任两个参量，或者三个参量，综合设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，分别对应最终获得考查流场能量主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式；
或者，针对自然流场能量表现大小Si、主要影响流场能量环境因素中的温度或密度高低Kj、及自然地形、流场方位因素影响Dk中的任两个参量，或者三个参量，综合设定多个级别，实时判定考查周期内的工况级别，对每个级别分别执行步骤S2.2至步骤S2.7，分别对应最终获得考查流场能量主要影响因素的多级校准参数值和校准关系式。
8.如权利要求1所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S3中，采用多级校准参数值和对应的校准关系式实施补偿校准；或者校准参数值取用多个级别参数值的均值实施补偿校准。
9.如权利要求1所述的一种获取自然界流场能量最大跟踪的方法，其特征在于，
所述步骤S3中，包含实施补偿校准的效果对比。
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