CN114439673B - 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统 - Google Patents

辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114439673B
CN114439673B CN202210100412.7A CN202210100412A CN114439673B CN 114439673 B CN114439673 B CN 114439673B CN 202210100412 A CN202210100412 A CN 202210100412A CN 114439673 B CN114439673 B CN 114439673B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave power
motion state
floating body
force
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210100412.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114439673A (zh
Inventor
肖曦
黄宣睿
林泽川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202210100412.7A priority Critical patent/CN114439673B/zh
Publication of CN114439673A publication Critical patent/CN114439673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114439673B publication Critical patent/CN114439673B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/008—Measuring or testing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

本发明提供了一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统，其中，该方法包括：在为待辨识的波浪发电装置设置能够控制波浪发电装置的运动状态的电机的情况下，控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力，以使得浮体处于目标运动状态，目标运动状态包括正弦运动状态和/或静止状态；基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数。通过本发明实施例提供的技术方案，能够融合电机控制，从而可以为浮体设计目标运动状态，实现了对水动力学参数进行有针对性的高精度辨识；且能够识别几乎所有的水动力学参数，不需要对波浪发电装置进行额外的改造，成本也较低。

Description

辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及波浪发电技术领域，具体而言，涉及一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统。
背景技术
波浪发电装置是能够获取波浪能的装置，其可以将波浪能转换为电能。波浪发电的相关控制算法需要根据装置的模型来设置，需要确定模型的水动力学参数。而波浪发电装置的系统模型复杂，无法从理论给出水动力学参数。目前一般可以通过数值仿真计算水动力学参数，常见方法为有限元法，其主要存在的问题有：1、有限元法计算的结果与实际系统可能存在误差；2、部分水动力学参数无法通过限元计算获取。
因此还需通过实验的方式辨识水动力学参数。已有实验辨识方法普遍是采用自由释放的方案，即控制波浪发电装置的浮体偏离平衡位置一定距离后让浮体自由运动，通过采集相关运动数据来计算水动力学参数，测试手段比较单一，难以实现多个参数的辨识。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，包括：
在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将所述电机设置在电动机模式下，控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，所述目标运动状态包括正弦运动状态和/或静止状态；
基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种辨识波浪发电装置水动力学参数的装置，包括：
控制模块，用于在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将所述电机设置在电动机模式下，控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，所述目标运动状态包括正弦运动状态和/或静止状态；
辨识模块，用于基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数。
第三方面，本发明实施例提供了一种辨识波浪发电装置水动力学参数的系统，用于实现如上所述的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，所述系统包括：波浪发电装置、固定平台和电机控制器；
所述波浪发电装置设置在所述固定平台上，所述波浪发电装置的浮体能够自由运动；所述波浪发电装置的电机能够通过连接结构向所述浮体施加作用力；
所述电机控制器与所述电机相连，用于控制所述电机的运动状态。
本发明实施例提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统，能够识别浮体与电机同步运动的波浪发电装置的水动力学参数，本实施例将电机设置在电动机模式下，从而利用该电机可以控制浮体处于比较简单的目标运动状态，进而能够比较简单准确地确定波浪发电装置的水动力学参数。该方法融合了电机控制，从而可以为浮体设计目标运动状态，实现了对水动力学参数进行有针对性的高精度辨识；该方法能够识别几乎所有的水动力学参数，能够辨识传统方法无法辨识的参数，且其不需要对波浪发电装置进行额外的改造，成本也较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1示出了本发明实施例所提供的一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的流程图；
图2示出了本发明实施例所提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的系统的一种结构示意图；
图3示出了本发明实施例所提供的另一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的流程图；
图4示出了本发明实施例所提供的一种辨识波浪发电装置水动力学参数的装置的结构示意图；
图5示出了本发明实施例所提供的一种用于执行辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的电子设备的结构示意图。
图标：
10-电机、11-连接结构、20-固定平台、30-电机控制器、40-测试水槽、41-水面、100-波浪发电装置。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。
本发明实施例提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法通过波浪发电装置的电机控制波浪发电装置的浮体的运动状态，以能够确定该波浪发电装置的水动力学参数。图1示出了本发明实施例所提供的一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤101：在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将电机设置在电动机模式下，控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力，以使得浮体处于目标运动状态，目标运动状态包括正弦运动状态和/或静止状态。
本发明实施例中，在需要辨识某波浪发电装置的水动力学参数时，若该波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动，即电机与浮体的运动状态是同步变化的，此时可以通过控制电机的运动状态实现对浮体运动状态的控制。在这种情况下，本发明实施例将波浪发电装置中原本用于发电的电机(发电机)改为工作在电动机的模式下，即将发电机作为电动机，基于该电机控制波浪发电装置的浮体的运动状态，例如，控制该浮体的位移、速度、加速度等，基于电机施加到浮体的作用力来确定该波浪发电装置的水动力学参数。例如，本实施例控制波浪发电装置运动状态的原理可参见图2所示，波浪发电装置100包括电机10、连接装置11和浮体12，电机10通过连接结构11与该波浪发电装置的浮体12传动连接，电机控制器30可以控制电机10的运动状态，使得电机10向浮体12提供作用力，改变浮体12的运动状态，使得浮体12处于所需的运动状态，即目标运动状态。如图2所示，电机10可以驱动浮体12上下运动。
其中，为了能够方便准确地确定该波浪发电装置的水动力学参数，本发明实施例中，电机控制浮体处于所需的运动状态，即目标运动状态，该目标运动状态具体可以为正弦运动状态和/或静止状态。具体地，该正弦运动状态指的是波浪发电装置的浮体上下运动时的位移、速度、加速度等运动参数随时间正弦变化。例如，该浮体的位移幅值为S，角频率为ω，则浮体的位移s、速度v、加速度a随时间变化为：
或者，在电机向浮体施加非零的作用力的情况下，也可以控制浮体处于静止状态，即浮体的速度和加速度均为零，其位移可以为零，也可以不为零，具体可基于实际情况而定。
本领域技术人员可以理解，本实施例所述的“控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力”指的是通过控制电机可以向波浪发电装置的浮体施加作用力，其目的在于使得波浪发电装置的浮体处于所需的目标运动状态；在控制电机时，可以将电机施加到浮体的作用力作为控制目标，或者，也可以将电机的运动状态作为控制目标，即控制电机的运动状态，以使得被控的浮体处于所需的目标运动状态，此时可以读取电机施加到浮体的力的大小，从而确定所施加的作用力。
并且，本实施例所述的“正弦运动状态”指的是符合正弦变化规律的一种状态。上述公式(1)所描述的正弦运动状态只是一种简化的情况，例如，浮体的位移s随时间变化可以表示为 为初始相位；且当/>时，其可以表示为s＝S cos(ωt)。虽然其可以表示为余弦形式，但其仍属于本实施例所述的“正弦运动状态”。
步骤102：基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数。
本发明实施例中，电机驱动该浮体运行在目标运动状态时，可以确定该目标运动状态的运动参数；其中，该运动参数是能够表示该目标运动状态的具体参数；例如，该运动参数可以包括浮体的位移s、速度v、加速度a等，或者，在该目标运动状态为正弦运动状态的情况下，该运动参数也可以是该正弦运动状态的幅值S和角频率ω，基于该幅值S和角频率ω也能够表示浮体的位移s、速度v、加速度a。
其中，电机与浮体的运动状态同步变化，可以基于该电机的运动状态确定该浮体的运动参数，例如确定该浮体的速度、加速度等。或者，也可以在浮体上设置传感器(如位置传感器、速度传感器、加速度传感器等)，基于该传感器确定浮体处于目标运动状态时的运动参数。
在确定该浮体当前所处的目标运动状态的运动参数之后，基于该目标运动状态的运动参数以及施加到浮体的作用力即可描述该波浪发电装置的动力学模型：
(m+ma)a+(Ra+R0)v+RDv|v|+Ks＝fe+fg (2)
其中，m表示波浪发电装置的浮体质量，即浮体的质量，R0表示粘滞摩擦系数，m和R0均为常规机械参数，二者为已知参数，且为常数。ma为附加质量，Ra为附加阻尼，二者均不是常数，其由波浪发电装置的浮体形状尺寸决定，会随着浮体运动频率的变化而变化。RD为拖曳阻尼，其为常数，由浮体形状尺寸决定；fe为波浪激励力，由浮体形状尺寸以及波浪激励力系数(波高、频率、幅度值、相位等)共同决定。K为浮力系数，a、v、s分别表示浮体的加速度、速度、位移。fg为电机向浮体施加的作用力，该作用力fg为竖直方向上的力，其与波浪激励力fe的方向相匹配(相同或相反)。
其中，需要辨识的水动力学参数可以包括：拖曳阻尼RD、浮力系数K、附加质量ma、附加阻尼Ra、波浪激励力系数中的一种或多种。例如，本发明实施例的辨识目标可以包括：拖曳阻尼RD、浮力系数K、不同浮体运动频率下的附加质量ma、不同浮体运动频率下的附加阻尼Ra、不同波浪周期下的波浪激励力系数等。
本发明实施例通过将波浪发电装置的浮体的运动状态控制在目标运动状态下，可以简化该波浪发电装置的动力学模型，从而能够更简单且准确地确定波浪发电装置的水动力学参数。例如，浮体在静止状态时，其速度v和加速度a均为0，此时波浪发电装置的动力学模型可简单表示为：Ks＝fe+fg，从而有助于确定该波浪发电装置的浮力系数K、波浪激励力fe等水动力学参数。
本发明实施例提供的一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，能够识别浮体与电机同步运动的波浪发电装置的水动力学参数，本实施例将电机设置在电动机模式下，从而利用该电机可以控制浮体处于比较简单的目标运动状态，进而能够比较简单准确地确定波浪发电装置的水动力学参数。该方法融合了电机控制，从而可以为浮体设计目标运动状态，实现了对水动力学参数进行有针对性的高精度辨识；该方法能够识别几乎所有的水动力学参数，能够辨识传统方法无法辨识的参数，且其不需要对波浪发电装置进行额外的改造，成本也较低。
本发明实施例中，波浪发电装置的浮体处于不同的目标运动状态时，能够确定至少部分不同的水动力学参数。例如，当波浪发电装置的浮体处于正弦运动状态时，有利于确定拖曳阻尼RD、附加质量ma、附加阻尼Ra等水动力学参数；当波浪发电装置的浮体处于静止状态时，有利于确定浮力系数K、波浪激励力系数等水动力学参数。
可选地，在需要确定的水动力学参数包括：拖曳阻尼、附加质量、附加阻尼中的至少一项的情况下，电机控制浮体处于正弦运动状态。具体地，上述步骤101“控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力，以使得浮体处于目标运动状态”包括：
步骤A1：在未向波浪发电装置施加波浪的情况下，控制电机向浮体施加变化的作用力，以使得浮体处于正弦运动状态。
本发明实施例中，基于上述公式(1)以及公式(2)描述的动力学模型可知，波浪发电装置的浮体处于正弦运动状态时，浮体的加速度a、速度v、位移s均是变化的，此时不向波浪发电装置施加波浪，即波浪激励力fe为零，可以忽略波浪激励力的影响，能够有针对性地辨识拖曳阻尼RD、附加质量ma、附加阻尼Ra等水动力学参数。例如，参见图2所示，该浮体12可以设置在测试水槽40中，测试水槽40本身的水面41为静水面，从而可以不向波浪发电装置施加波浪；其中，图2中灰度区域表示该测试水槽40中所存储的水。
并且，电机控制浮体处于正弦运动状态时，施加到浮体的作用力是变化的；例如，若需要浮体处于多周期的正弦运动状态，则施加到该浮体的作用力也是周期变化的。
可选地，在需要确定水动力学参数拖曳阻尼RD时，上述步骤A1“控制电机向浮体施加变化的作用力，以使得浮体处于正弦运动状态”可以包括步骤A11-A12：
步骤A11：控制电机向浮体施加变化的第一作用力，以使得浮体处于第一正弦运动状态。
步骤A12：控制电机向浮体施加变化的第二作用力，以使得浮体处于第二正弦运动状态，第二正弦运动状态与第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同。
并且，上述步骤102“基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数”包括：
步骤B1：基于第一作用力与第二作用力之间的差异，以及第一正弦运动状态与第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，确定波浪发电装置的拖曳阻尼。
本发明实施例中，在需要确定拖曳阻尼RD时，控制该波浪发电装置的浮体先后处于不同的正弦运动状态，且两个正弦运动状态的角频率相同、幅值不同，使得基于第一作用力与第二作用力之间的差异，以及第一正弦运动状态与第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，也能够简化动力学模型中的部分参数，从而有针对性的辨识所需的水动力学参数，如拖曳阻尼RD。
具体地，电机控制浮体处于第一正弦运动状态。若第一正弦运动状态的位移幅值为S1，角频率为ω1，则浮体的运动轨迹为正弦轨迹，其位置s1、速度v1、加速度a1随时间变化为：
并且，实时记录电机输出的作用力，即第一作用力fg1。基于上述公式(2)，根据动力学平衡可得：
同样地，浮体处于第二正弦运动状态，其位移幅值为S2，角频率为ω2；由于第二正弦运动状态与第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同，故ω2＝ω1，且幅值S2也可以表示为η×S1，η是不为1的正实数。即，浮体处于第二正弦运动状态时，其位置s2、速度v2、加速度a2随时间变化为：
并且，实时记录电机输出的作用力，即第二作用力fg2。基于上述公式(2)，根据动力学平衡可得：
将公式(4)两侧乘以η，其与公式(6)之间的差异能够表示第一作用力与第二作用力之间的差异，以及第一正弦运动状态与第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，由此可得：
其中，fg1表示第一作用力，fg2表示第二作用力，ω1表示第一正弦运动状态和第二正弦运动状态的角频率，S1表示表示第一正弦运动状态的幅值，η表示第二正弦运动状态的幅值S2与第一正弦运动状态的幅值S1的比值。
即，拖曳阻尼RD满足上述的公式(7)，基于该公式(7)可以确定波浪发电装置的拖曳阻尼RD。例如，可以通过拟合的方式得到拖曳阻尼RD，其为常数。并且可选地，可以通过重复执行上述的步骤A11-A12以及步骤B1，来增加对拖曳阻尼RD的辨识精度。
可选地，在需要确定附加质量ma和/或附加阻尼Ra时，上述步骤A1“控制电机向浮体施加变化的作用力，以使得浮体处于正弦运动状态”可以包括：
步骤A13：控制电机向浮体施加变化的第三作用力，以使得浮体处于第三正弦运动状态。
并且，上述步骤102“基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数”包括：
步骤B2：在已确定波浪发电装置的拖曳阻尼和浮力系数的情况下，基于第三作用力以及第三正弦运动状态的运动参数确定波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼。
本发明实施例中，在需要确定附加质量ma和/或附加阻尼Ra时，需要先确定该波浪发电装置的拖曳阻尼RD和浮力系数K；其中，可以采用传统的方式确定拖曳阻尼RD和浮力系数K，也可以采用本实施例提供的方式确定拖曳阻尼RD和浮力系数K；例如，基于上述步骤A11-A12以及步骤B1所提供的方式确定拖曳阻尼RD，或者，基于下述步骤C1和步骤D1所提供的方式确定浮力系数K。
具体地，电机控制波浪发电装置的浮体处于第三正弦运动状态。若第三正弦运动状态的位移幅值为S3，角频率为ω3，则浮体的运动轨迹为正弦轨迹，其位置s3、速度v3、加速度a3随时间变化为：
并且，实时记录电机输出的作用力，即第三作用力fg3。基于上述公式(2)，根据动力学平衡可得：
其中，由于波浪发电装置的拖曳阻尼RD和浮力系数K当前是已经确定的，故该参考系数y是可确定的，此时基于上式(9)即可确定波浪发电装置的附加质量ma和/或附加阻尼Ra。
可选地，上述步骤B2“基于第三作用力以及第三正弦运动状态的运动参数确定波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼”包括：
步骤B21：基于第三作用力以及第三正弦运动状态的运动参数描述波浪发电装置随时间变化的动力学模型。
步骤B22：基于动力学模型中的正弦分量的幅度值确定波浪发电装置的附加质量，和/或，基于动力学模型中的余弦分量的幅度值确定波浪发电装置的附加阻尼。
其中，附加质量ma满足：
附加阻尼Ra满足：
其中，α表示正弦分量的幅度值，β表示余弦分量的幅度值，ω3表示第三正弦运动状态的角频率，S3表示表示第三正弦运动状态的幅值，m表示波浪发电装置的浮体质量，R0表示波浪发电装置的粘滞摩擦系数。
本发明实施例中，在拖曳阻尼RD、浮力系数K，以及第三作用力、第三正弦运动状态的运动参数都可确定的情况下，该波浪发电装置的动力学模型可以描述为如上式(9)所示，即其中包含与附加质量ma相关的正弦分量以及与附加阻尼Ra相关的余弦分量(Ra+R0)ω3S3cos(ω3t)；因此，通过确定正弦分量、余弦分量的幅度值即可确定附加质量ma和附加阻尼Ra。
具体地，由于在浮体运动频率ω以及幅值S固定的情况下，附加质量ma和附加阻尼Ra为常数，故上式(9)中正弦分量的幅度值、余弦分量的幅度值也为固定值，故该波浪发电装置的动力学模型可以表示为：
y＝αsin(ω3t)+βcos(ω3t)
其中的α、β分别为正弦分量的幅度值、余弦分量的幅度值，且β＝(Ra+R0)ω3S3；由此可得，附加质量ma和附加阻尼Ra分别满足上式(10)、上式(11)。可选地，可以通过多次执行步骤A13以及步骤B2，基于不同的第三正弦运动状态多次确定附加质量ma和附加阻尼Ra，可以增加对二者的辨识精度。
可选地，在需要确定的水动力学参数包括：浮力系数、波浪激励力系数中的至少一项的情况下，电机控制波浪发电装置的浮体处于静止状态。具体地，在需要确定浮力系数K时，上述步骤101“控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力，以使得浮体处于目标运动状态”包括：
步骤C1：在未向波浪发电装置施加波浪的情况下，控制电机向波浪发电装置的浮体施加固定的作用力，以使得浮体处于静止状态。
本发明实施例中，不向波浪发电装置施加波浪，即波浪激励力fe为零，可以忽略波浪激励力的影响；同时，利用电机将浮体设置在静止状态，可以极大地简化波浪发电装置的动力学模型，进而方便简单准确地确定浮力系数K。
具体地，上述步骤102“基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数”，包括：
步骤D1：确定浮体处于静止状态时的位移，基于固定的作用力以及静止状态的位移确定波浪发电装置的浮力系数；且浮力系数K满足：
fg＝Ks (12)
其中，fg表示固定的作用力，s表示静止状态的位移。
本发明实施例中，在未向浮体施加波浪、且浮体处于静止状态的情况下，上述公式(2)中的加速度a、速度v、波浪激励力fe均为0，故此时的动力学模型可以简化为上式(12)，通过测量浮体处于静止状态时的位移s以及此时电机施加的作用力fg，即可确定该波浪发电装置的浮力系数K，且K＝fg/s。例如，可以在浮体的位移上下限范围内，以一定的位移间隔选取多个位移s1,s2…sn，并确定在不同位移下电机施加的作用力fg1,fg2…fgn，之后通过线性回归拟合可得到浮力系数K。
可选地，波浪激励力系数包括波浪激励力fe的幅度值Fe、相位在需要确定波浪激励力系数时，上述步骤101“控制电机向波浪发电装置的浮体施加作用力，以使得浮体处于目标运动状态”包括：
步骤C2：在向波浪发电装置施加波浪的情况下，控制电机向浮体施加正弦变化的作用力，并使得浮体处于静止状态；正弦变化的作用力与波浪激励力具有相同的固定周期。
本发明实施例中，可以人工可控的向波浪发电装置施加期望周期幅值的波浪；例如，如图2所示，其测试水槽40可以为造浪池，或者，浮体12设置在造浪池中，利用造浪池制造规则波浪，从而可以向波浪发电装置施加所需的波浪。本实施例中，向波浪发电装置施加的波浪为规则波浪，使得施加到浮体的波浪激励力具有固定周期，且其正弦变化。并且，为了使得波浪发电装置的浮体能够保持在静止状态，该电机需要向浮体施加同周期的作用力，即电机向浮体施加的作用力与波浪激励力具有相同的固定周期，且该作用力为正弦变化。
并且可选地，上述步骤102“基于作用力以及目标运动状态的运动参数确定波浪发电装置的水动力学参数”，包括：
步骤D2：基于波浪对应的波高，以及正弦变化的作用力的幅值和/或相位确定波浪发电装置的波浪激励力系数，波浪激励力系数包括波浪激励力的幅度值和/或相位；波浪激励力的幅度值Fe、相位满足：
其中，Fg表示正弦变化的作用力的幅值，表示正弦变化的作用力的相位，H表示波浪对应的波高。
本发明实施例中，在波浪发电装置的浮体处于静止状态时，该浮体的加速度a、速度v均为0；为了进一步简化波浪发电装置的动力学模型，可以将该波浪发电装置的浮体设置在位移为零的静止状态，即步骤C2中的静止状态指的是位移为零的静止状态。此时，基于上式(2)可知，该波浪发电装置的动力学模型为：
fe+fg＝0 (15)
又由于，当规则波浪的波高为H、周期为T时，波浪发电装置收到的波浪激励力fe为：
其中，波浪激励力的幅度值Fe、相位即为需要辨识的波浪激励力系数。
由于此时波浪发电装置静止，波浪激励力fe与电机施加的作用力fg同步变化，该作用力fg可以表示为故该作用力fg的幅值Fg、相位/>分别对应基于上式(15)可得，波浪激励力的幅度值Fe、相位/>与作用力fg的幅值Fg、相位之间满足上式(13)、上式(14)，进而可以确定在该固定周期T下的波浪激励力系数。可选地，通过改变波浪周期T并对应设置合适的波高，即可测量不同周期T下的波浪激励力参数。
本发明实施例提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，利用电机将波浪发电装置的浮体设置为正弦运动状态或静止状态，在不同的状态下尽可能消除部分水动力学参数的影响，从而可以更加有针对性地只辨识其他的水动力学参数，能够提高辨识精度。不同水动力学参数采用不同的方式辨识，互相之间能够做到尽量不影响，也能够有效避免引入累积误差，进一步提高了辨识准确度。
下面通过一个实施例详细介绍一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的流程。参见图3所示，该方法包括：
步骤301：在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将电机设置在电动机模式下。
步骤302：不向波浪发电装置施加波浪，保持水面静止，之后继续步骤303或步骤306。
步骤303：控制电机向浮体施加变化的第一作用力，以使得浮体处于第一正弦运动状态。
步骤304：控制电机向浮体施加变化的第二作用力，以使得浮体处于第二正弦运动状态，该第二正弦运动状态与第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同。
步骤305：基于第一作用力与第二作用力之间的差异，以及第一正弦运动状态与第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，确定波浪发电装置的拖曳阻尼。
其中，可以基于上述步骤A11-A12以及步骤B1所描述的方式确定波浪发电装置的拖曳阻尼。
步骤306：控制电机向浮体施加固定的作用力，以使得浮体处于静止状态。
步骤307：确定浮体处于静止状态时的位移，基于固定的作用力以及静止状态的位移确定波浪发电装置的浮力系数。
其中，可以基于上述步骤C1和步骤D1所描述的方式确定波浪发电装置的浮力系数。
步骤308：控制电机向浮体施加变化的第三作用力，以使得浮体处于第三正弦运动状态。
步骤309：基于第三作用力以及第三正弦运动状态的运动参数确定波浪发电装置的附加质量和附加阻尼。
本发明实施例中，在确定波浪发电装置的拖曳阻尼和浮力系数之后，执行该步骤309。其中，可以基于上述步骤A13和步骤B2所描述的方式确定波浪发电装置的附加质量和附加阻尼。
此外，本领域技术人员可以理解，上述步骤308中所确定的第三正弦运动状态可以与上述的第一正弦运动状态或第二正弦运动状态相同或不同，或者，可以直接将第一正弦运动状态或第二正弦运动状态作为该第三正弦运动状态。例如，不需要执行步骤308，将步骤303或步骤304所确定的第一正弦运动状态或第二正弦运动状态直接作为第三正弦运动状态。
步骤310：向波浪发电装置施加波浪，之后继续步骤311。
步骤311：控制电机向浮体施加正弦变化的作用力，并使得浮体处于静止状态；正弦变化的作用力与波浪具有相同的固定周期。
步骤312：基于波浪对应的波高，以及正弦变化的作用力的幅值和相位确定波浪发电装置的波浪激励力系数。
其中，可以基于上述步骤C2和步骤D2所描述的方式确定波浪发电装置的波浪激励力系数。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种能够实现上述辨识波浪发电装置水动力学参数的方法的系统，参见图2所示，该系统包括：波浪发电装置100、固定平台20和电机控制器30。如图2所示，波浪发电装置100的电机10设置在固定平台20上，波浪发电装置的浮体13能够自由运动，波浪发电装置的电机10能够通过连接结构11能够与浮体12传动连接，向浮体12施加作用力；电机控制器30与电机10相连，用于控制该电机10的运动状态。
本发明实施例中，波浪发电装置的电机10通过连接结构11与浮体12相连，该连接结构11可以为刚性结构，使得电机10与浮体12能够同步运动，从而电机10可以向浮体12施加作用力，控制浮体12的运动状态，使得浮体12能够处于目标运行状态。其中，在电机10未向浮体13施加作用力的情况下，波浪发电装置的浮体13能够自由运动，即浮体13能够自由漂浮在水面上；例如，该浮体13可以设置在水槽(如测试水槽40)中，浮体13能够自由漂浮在水槽的水面上。
该电机10可以为旋转电机或直线电机；当电机10为旋转电机时，连接机构11可为滚珠丝杠、齿轮齿条、齿轮箱等结构；当电机10为直线电机时，连接机构可以为浮体12与直线电机动子的直接相连。受到波浪与电机10的共同作用力，浮体12能够在垂直方向做直线往复运动，进而方便辨识相关的水动力学参数。其中，电机控制器10可以对电机10进行控制，其可以执行上述实施例描述的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法；该电机控制器10可以是波浪发电装置本身具有的用于实现发电控制的控制器，也可以是额外设置的控制器(如图2所示)，本实施例对此不做限定。
可选地，如图2所示，该系统还可以包括能够蓄水的测试水槽40；该测试水槽40用于放置浮体12。本发明实施例中，该测试水槽40为独立的水槽，以能够向浮体12提供静止的水面41，即不向浮体12提供波浪。可选地，该测试水槽40还可以包括造浪池，其能够制造规则波浪，从而可以向浮体12提供规律变化的波浪激励力。
上文详细描述了本发明实施例提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，该方法也可以通过相应的装置实现，下面详细描述本发明实施例提供的辨识波浪发电装置水动力学参数的装置。
图4示出了本发明实施例所提供的一种辨识波浪发电装置水动力学参数的装置的结构示意图。如图4所示，该辨识波浪发电装置水动力学参数的装置包括：
控制模块410，用于在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将所述电机设置在电动机模式下，控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，所述目标运动状态包括正弦运动状态和/或静止状态。
辨识模块420，用于基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数。
可选地，所确定的所述水动力学参数包括：拖曳阻尼、附加质量、附加阻尼中的至少一项；
所述控制模块410包括：
正弦控制单元，用于在未向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加变化的作用力，以使得所述浮体处于正弦运动状态。
可选地，所述正弦控制单元，包括：第一控制子单元和第二控制子单元；
所述第一控制子单元用于，控制所述电机向所述浮体施加变化的第一作用力，以使得所述浮体处于第一正弦运动状态；
所述第二控制子单元用于，控制所述电机向所述浮体施加变化的第二作用力，以使得所述浮体处于第二正弦运动状态，所述第二正弦运动状态与所述第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同；
所述辨识模块420，包括：
第一辨识单元，用于基于所述第一作用力与所述第二作用力之间的差异，以及所述第一正弦运动状态与所述第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，确定所述波浪发电装置的拖曳阻尼；
所述拖曳阻尼RD满足：
其中，fg1表示所述第一作用力，fg2表示所述第二作用力，ω1表示所述第一正弦运动状态和所述第二正弦运动状态的角频率，S1表示表示所述第一正弦运动状态的幅值，η表示所述第二正弦运动状态的幅值与所述第一正弦运动状态的幅值的比值。
可选地，所述正弦控制单元，包括：
第三控制子单元，用于控制所述电机向所述浮体施加变化的第三作用力，以使得所述浮体处于第三正弦运动状态；
所述辨识模块420，包括：
第二辨识单元，在已确定所述波浪发电装置的拖曳阻尼和浮力系数的情况下，基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼。
可选地，所述第二辨识单元基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼，包括：
基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数描述所述波浪发电装置随时间变化的动力学模型；
基于所述动力学模型中的正弦分量的幅度值确定所述波浪发电装置的附加质量，和/或，基于所述动力学模型中的余弦分量的幅度值确定所述波浪发电装置的附加阻尼；
所述附加质量ma满足：
所述附加阻尼Ra满足：
其中，α表示正弦分量的幅度值，β表示余弦分量的幅度值，ω3表示所述第三正弦运动状态的角频率，S3表示表示所述第三正弦运动状态的幅值，m表示所述波浪发电装置的浮体质量，R0表示所述波浪发电装置的粘滞摩擦系数。
可选地，所确定的所述水动力学参数包括：浮力系数；
所述控制模块410包括：
第一静止控制单元，用于在未向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加固定的作用力，以使得所述浮体处于静止状态。
可选地，所述辨识模块420，包括：
第三辨识单元，用于确定所述浮体处于静止状态时的位移，基于固定的作用力以及所述静止状态的位移确定所述波浪发电装置的浮力系数；且所述浮力系数K满足：
fg＝Ks
其中，fg表示固定的作用力，s表示所述静止状态的位移。
可选地，所确定的所述水动力学参数包括：波浪激励力系数；
所述控制模块410包括：
第二静止控制单元，用于在向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加正弦变化的作用力，并使得所述浮体处于静止状态；所述正弦变化的作用力与施加的波浪具有相同的固定周期。
可选地，所述辨识模块420，包括：
第四辨识单元，用于基于所述波浪对应的波高，以及所述正弦变化的作用力的幅值和/或相位确定所述波浪发电装置的波浪激励力系数，所述波浪激励力系数包括波浪激励力的幅度值和/或相位；所述波浪激励力的幅度值Fe、相位满足：/>
其中，Fg表示所述正弦变化的作用力的幅值，表示所述正弦变化的作用力的相位，H表示所述波浪对应的波高。
此外，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该收发器、该存储器和处理器分别通过总线相连，计算机程序被处理器执行时实现上述辨识波浪发电装置水动力学参数的方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
具体的，参见图5所示，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括总线1110、处理器1120、收发器1130、总线接口1140、存储器1150和用户接口1160。
在本发明实施例中，该电子设备还包括：存储在存储器1150上并可在处理器1120上运行的计算机程序，计算机程序被处理器1120执行时实现上述辨识波浪发电装置水动力学参数的方法实施例的各个过程。
收发器1130，用于在处理器1120的控制下接收和发送数据。
本发明实施例中，总线架构(用总线1110来代表)，总线1110可以包括任意数量互联的总线和桥，总线1110将包括由处理器1120代表的一个或多个处理器与存储器1150代表的存储器的各种电路连接在一起。
总线1110表示若干类型的总线结构中的任何一种总线结构中的一个或多个，包括存储器总线以及存储器控制器、外围总线、加速图形端口(Accelerate Graphical Port，AGP)、处理器或使用各种总线体系结构中的任意总线结构的局域总线。作为示例而非限制，这样的体系结构包括：工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线、扩展ISA(Enhanced ISA，EISA)总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)、外围部件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
处理器1120可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中硬件的集成逻辑电路或软件形式的指令完成。上述的处理器包括：通用处理器、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或其他可编程逻辑器件、分立门、晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。例如，处理器可以是单核处理器或多核处理器，处理器可以集成于单颗芯片或位于多颗不同的芯片。
处理器1120可以是微处理器或任何常规的处理器。结合本发明实施例所公开的方法步骤可以直接由硬件译码处理器执行完成，或者由译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存(FlashMemory)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、寄存器等本领域公知的可读存储介质中。所述可读存储介质位于存储器中，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
总线1110还可以将，例如外围设备、稳压器或功率管理电路等各种其他电路连接在一起，总线接口1140在总线1110和收发器1130之间提供接口，这些都是本领域所公知的。因此，本发明实施例不再对其进行进一步描述。
收发器1130可以是一个元件，也可以是多个元件，例如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发器1130从其他设备接收外部数据，收发器1130用于将处理器1120处理后的数据发送给其他设备。取决于计算机系统的性质，还可以提供用户接口1160，例如：触摸屏、物理键盘、显示器、鼠标、扬声器、麦克风、轨迹球、操纵杆、触控笔。
应理解，在本发明实施例中，存储器1150可进一步包括相对于处理器1120远程设置的存储器，这些远程设置的存储器可以通过网络连接至服务器。上述网络的一个或多个部分可以是自组织网络(ad hoc network)、内联网(intranet)、外联网(extranet)、虚拟专用网(VPN)、局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、无线广域网(WWAN)、城域网(MAN)、互联网(Internet)、公共交换电话网(PSTN)、普通老式电话业务网(POTS)、蜂窝电话网、无线网络、无线保真(Wi-Fi)网络以及两个或更多个上述网络的组合。例如，蜂窝电话网和无线网络可以是全球移动通信(GSM)系统、码分多址(CDMA)系统、全球微波互联接入(WiMAX)系统、通用分组无线业务(GPRS)系统、宽带码分多址(WCDMA)系统、长期演进(LTE)系统、LTE频分双工(FDD)系统、LTE时分双工(TDD)系统、先进长期演进(LTE-A)系统、通用移动通信(UMTS)系统、增强移动宽带(Enhance Mobile Broadband，eMBB)系统、海量机器类通信(massive Machine Type of Communication，mMTC)系统、超可靠低时延通信(UltraReliable Low Latency Communications，uRLLC)系统等。
应理解，本发明实施例中的存储器1150可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性存储器和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存(Flash Memory)。
易失性存储器包括：随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如：静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本发明实施例描述的电子设备的存储器1150包括但不限于上述和任意其他适合类型的存储器。
在本发明实施例中，存储器1150存储了操作系统1151和应用程序1152的如下元素：可执行模块、数据结构，或者其子集，或者其扩展集。
具体而言，操作系统1151包含各种系统程序，例如：框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序1152包含各种应用程序，例如：媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序1152中。应用程序1152包括：小程序、对象、组件、逻辑、数据结构以及其他执行特定任务或实现特定抽象数据类型的计算机系统可执行指令。
此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述辨识波浪发电装置水动力学参数的方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
计算机可读存储介质包括：永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，是可以保留和存储供指令执行设备所使用指令的有形设备。计算机可读存储介质包括：电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备以及上述任意合适的组合。计算机可读存储介质包括：相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带存储、磁带磁盘存储或其他磁性存储设备、记忆棒、机械编码装置(例如在其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构)或任何其他非传输介质、可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本发明实施例中的界定，计算机可读存储介质不包括暂时信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如穿过光纤电缆的光脉冲)或通过导线传输的电信号。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所披露的装置、电子设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的、机械的或其他的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或也可以不是物理单元，既可以位于一个位置，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来解决本发明实施例方案要解决的问题。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术作出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(包括：个人计算机、服务器、数据中心或其他网络设备)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而上述存储介质包括如前述所列举的各种可以存储程序代码的介质。
在本发明实施例的描述中，所属技术领域的技术人员应当知道，本发明实施例可以实现为方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。因此，本发明实施例可以具体实现为以下形式：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)、硬件和软件结合的形式。此外，在一些实施例中，本发明实施例还可以实现为在一个或多个计算机可读存储介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读存储介质中包含计算机程序代码。
上述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读存储介质的任意组合。计算机可读存储介质包括：电、磁、光、电磁、红外或半导体的系统、装置或器件，或者以上任意的组合。计算机可读存储介质更具体的例子包括：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存(Flash Memory)、光纤、光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件或以上任意组合。在本发明实施例中，计算机可读存储介质可以是任意包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或与其结合使用。
上述计算机可读存储介质包含的计算机程序代码可以用任意适当的介质传输，包括：无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)或者以上任意合适的组合。
可以以汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明实施例操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，例如：Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，例如：C语言或类似的程序设计语言。计算机程序代码可以完全的在用户计算机上执行、部分的在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行以及完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括：局域网(LAN)或广域网(WAN)，可以连接到用户计算机，也可以连接到外部计算机。
本发明实施例通过流程图和/或方框图描述所提供的方法、装置、电子设备。
应当理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机可读程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的装置。
也可以将这些计算机可读程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储介质中。这样，存储在计算机可读存储介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的指令装置产品。
也可以将计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程数据处理装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或方框图中的方框规定的功能/操作的过程。
以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，其特征在于，包括：
在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将所述电机设置在电动机模式下，控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，所述目标运动状态包括正弦运动状态和静止状态；
基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数；
其中，所确定的所述水动力学参数包括：拖曳阻尼、附加质量、附加阻尼中的至少一项；
所述控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，包括：
在未向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加变化的作用力，以使得所述浮体处于正弦运动状态；
所述控制所述电机向所述浮体施加变化的作用力，以使得所述浮体处于正弦运动状态，包括：
控制所述电机向所述浮体施加变化的第一作用力，以使得所述浮体处于第一正弦运动状态；以及
控制所述电机向所述浮体施加变化的第二作用力，以使得所述浮体处于第二正弦运动状态，所述第二正弦运动状态与所述第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同；
所述基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数，包括：
基于所述第一作用力与所述第二作用力之间的差异，以及所述第一正弦运动状态与所述第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，确定所述波浪发电装置的拖曳阻尼；
所述拖曳阻尼RD满足：
其中，fg1表示所述第一作用力，fg2表示所述第二作用力，ω1表示所述第一正弦运动状态和所述第二正弦运动状态的角频率，S1表示表示所述第一正弦运动状态的幅值，η表示所述第二正弦运动状态的幅值与所述第一正弦运动状态的幅值的比值，t表示时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述电机向所述浮体施加变化的作用力，以使得所述浮体处于正弦运动状态，包括：
控制所述电机向所述浮体施加变化的第三作用力，以使得所述浮体处于第三正弦运动状态；
所述基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数，包括：
确定所述波浪发电装置的浮力系数；其中，所确定的所述水动力学参数包括：浮力系数；
在已确定所述波浪发电装置的拖曳阻尼和浮力系数的情况下，基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的附加质量和/或附加阻尼，包括：
基于所述第三作用力以及所述第三正弦运动状态的运动参数描述所述波浪发电装置随时间变化的动力学模型；
基于所述动力学模型中的正弦分量的幅度值确定所述波浪发电装置的附加质量，和/或，基于所述动力学模型中的余弦分量的幅度值确定所述波浪发电装置的附加阻尼；
所述附加质量ma满足：
所述附加阻尼Ra满足：
其中，α表示正弦分量的幅度值，β表示余弦分量的幅度值，ω3表示所述第三正弦运动状态的角频率，S3表示表示所述第三正弦运动状态的幅值，m表示所述波浪发电装置的浮体质量，R0表示所述波浪发电装置的粘滞摩擦系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所确定的所述水动力学参数包括：浮力系数；
所述控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，包括：
在未向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加固定的作用力，以使得所述浮体处于静止状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数，包括：
确定所述浮体处于静止状态时的位移，基于固定的作用力以及所述静止状态的位移确定所述波浪发电装置的浮力系数；且所述浮力系数K满足：
fg＝Ks
其中，fg表示固定的作用力，s表示所述静止状态的位移。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所确定的所述水动力学参数包括：波浪激励力系数；
所述控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，包括：
在向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加正弦变化的作用力，并使得所述浮体处于静止状态；所述正弦变化的作用力与施加的波浪具有相同的固定周期。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数，包括：
基于所述波浪对应的波高，以及所述正弦变化的作用力的幅值和/或相位确定所述波浪发电装置的波浪激励力系数，所述波浪激励力系数包括波浪激励力的幅度值和/或相位；所述波浪激励力的幅度值Fe、相位满足：
其中，Fg表示所述正弦变化的作用力的幅值，表示所述正弦变化的作用力的相位，H表示所述波浪对应的波高。
8.一种辨识波浪发电装置水动力学参数的装置，其特征在于，包括：
控制模块，用于在待辨识的波浪发电装置的浮体与电机能够同步运动的情况下，将所述电机设置在电动机模式下，控制所述电机向所述波浪发电装置的所述浮体施加作用力，以使得所述浮体处于目标运动状态，所述目标运动状态包括正弦运动状态和静止状态；
辨识模块，用于基于所述作用力以及所述目标运动状态的运动参数确定所述波浪发电装置的水动力学参数；
其中，所确定的所述水动力学参数包括：拖曳阻尼、附加质量、附加阻尼中的至少一项；
所述控制模块包括：
正弦控制单元，用于在未向所述波浪发电装置施加波浪的情况下，控制所述电机向所述浮体施加变化的作用力，以使得所述浮体处于正弦运动状态；
所述正弦控制单元，包括：第一控制子单元和第二控制子单元；
所述第一控制子单元用于，控制所述电机向所述浮体施加变化的第一作用力，以使得所述浮体处于第一正弦运动状态；
所述第二控制子单元用于，控制所述电机向所述浮体施加变化的第二作用力，以使得所述浮体处于第二正弦运动状态，所述第二正弦运动状态与所述第一正弦运动状态的角频率相同、幅值不同；
所述辨识模块，包括：
第一辨识单元，用于基于所述第一作用力与所述第二作用力之间的差异，以及所述第一正弦运动状态与所述第二正弦运动状态的运动参数之间的差异，确定所述波浪发电装置的拖曳阻尼；
所述拖曳阻尼RD满足：
其中，fg1表示所述第一作用力，fg2表示所述第二作用力，ω1表示所述第一正弦运动状态和所述第二正弦运动状态的角频率，S1表示表示所述第一正弦运动状态的幅值，η表示所述第二正弦运动状态的幅值与所述第一正弦运动状态的幅值的比值，t表示时间。
9.一种辨识波浪发电装置水动力学参数的系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-7任意一项所述的辨识波浪发电装置水动力学参数的方法，所述系统包括：波浪发电装置、固定平台和电机控制器；
所述波浪发电装置设置在所述固定平台上，所述波浪发电装置的浮体能够自由运动；所述波浪发电装置的电机能够通过连接结构向所述浮体施加作用力；
所述电机控制器与所述电机相连，用于控制所述电机的运动状态。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括能够蓄水的测试水槽；
所述测试水槽用于放置所述波浪发电装置的所述浮体。
CN202210100412.7A 2022-01-27 2022-01-27 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统 Active CN114439673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210100412.7A CN114439673B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210100412.7A CN114439673B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114439673A CN114439673A (zh) 2022-05-06
CN114439673B true CN114439673B (zh) 2023-09-19

Family

ID=81370054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210100412.7A Active CN114439673B (zh) 2022-01-27 2022-01-27 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114439673B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105484933A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 华南理工大学 一种振荡浮子式波浪发电模拟装置
CN107882676A (zh) * 2017-12-13 2018-04-06 曲阜师范大学 倒挂式波浪能发电装置及其最优捕获方法
CN108915927A (zh) * 2018-07-03 2018-11-30 广东工业大学 确定波浪发电装置参数的方法、装置及设备
KR101976623B1 (ko) * 2017-12-12 2019-05-09 유원산업(주) 파력발전 장치 부하 제어 시스템 및 시뮬레이션 방법
KR20190070057A (ko) * 2017-12-12 2019-06-20 유원산업(주) 파력발전 에너지 변환장치용 시험벤치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6118566B2 (ja) * 2013-01-17 2017-04-19 三井造船株式会社 波力発電装置及びその制御方法
FR3077383B1 (fr) * 2018-01-31 2021-06-11 Ifp Energies Now Procede de determination de la force d'excitation exercee par la houle incidente sur un moyen mobile d'un systeme houlomoteur au moyen d'un modele de la force de trainee
FR3086350B1 (fr) * 2018-09-25 2020-10-02 Ifp Energies Now Procede de commande d'un systeme houlomoteur prenant en compte les incertitudes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105484933A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 华南理工大学 一种振荡浮子式波浪发电模拟装置
KR101976623B1 (ko) * 2017-12-12 2019-05-09 유원산업(주) 파력발전 장치 부하 제어 시스템 및 시뮬레이션 방법
KR20190070057A (ko) * 2017-12-12 2019-06-20 유원산업(주) 파력발전 에너지 변환장치용 시험벤치
CN107882676A (zh) * 2017-12-13 2018-04-06 曲阜师范大学 倒挂式波浪能发电装置及其最优捕获方法
CN108915927A (zh) * 2018-07-03 2018-11-30 广东工业大学 确定波浪发电装置参数的方法、装置及设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
浮子形状对振荡浮子式波浪发电装置发电效率的影响;历福伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库基础科学辑》;20120515(第5期);第14-16、45-74页 *
相对运动式波浪能捕获装置实验研究;宋瑞银 等;《太阳能学报》;20151130;第36卷(第11期);第2789-2793页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114439673A (zh) 2022-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Paultre Dynamics of structures
Synolakis The runup of long waves
Lasa et al. Design, construction and testing of a hydraulic power take-off for wave energy converters
Bracco et al. Hardware-In-the-Loop test rig for the ISWEC wave energy system
Torbol Real‐time frequency‐domain decomposition for structural health monitoring using general‐purpose graphic processing unit
CN107121151B (zh) 一种面向实验教学的稳定平台测试装置及测试方法
Al-Hababi et al. A critical review of nonlinear damping identification in structural dynamics: Methods, applications, and challenges
Hyun-Soo et al. Optimization design technique for reduction of sloshing by evolutionary methods
Yang et al. Design, modeling and testing of a two-terminal mass device with a variable inertia flywheel
Ye et al. Rolling bearing health indicator extraction and RUL prediction based on multi-scale convolutional autoencoder
CN114439673B (zh) 辨识波浪发电装置水动力学参数的方法、装置及系统
CN104807606A (zh) 一种matlab-stm32混合动力试验系统及其试验方法
Lu et al. Stability analysis of a three-ball automatic balancer
Wang et al. Experimental Investigation of the Dynamic Behavior of Submerged Floating Tunnels under Regular Wave Conditions
Gharab et al. A fractional-order partially non-linear model of a laboratory prototype of hydraulic canal system
Ju et al. Design and analysis of a novel micro-robot driving platform
Li et al. Investigations of dynamic behaviors of face gear drives associated with pinion dedendum fatigue cracks
CN103985291B (zh) 一种测定摩擦系数的教具
Croce Nonlinear dynamics of swinging clapper bells under arbitrary or resonant forcing functions
CN102980732B (zh) 模拟均匀流下深海立管横向自激振动的试验装置
Zhang et al. Contact analysis and modeling of a linear ultrasonic motor with a threaded output shaft
Giannini et al. A novel 2-D point absorber numerical modelling method
Trang et al. A quick stress calculation method for flexspline in harmonic actuators based on the finite element method
Encalada-Dávila et al. Conceptual design of a vibration test system based on a wave generator channel for lab-scale offshore wind turbine jacket foundations
RU2270793C2 (ru) Стенд для моделирования воздействия солнечной батареи с приводом на космический аппарат

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant