CN115495935B - 漂浮式风电机组的建模方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种漂浮式风电机组的建模方法及装置，涉及风电机组建模的技术领域，本发明提供的漂浮式风电机组的建模方法及装置，能够获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量，基于状态变量和输入变量构建非线性模型，根据非线性模型建立非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于该面向控制线性变参数模型对漂浮式风电机组进行控制，并且，本发明中的非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型，涵盖了漂浮式风电机组多种特性，可以既满足模型精度的前提下使模型计算复杂度保持适中的水平，又可以为漂浮式风电机组的控制器设计提供合适可靠的模型支撑，提高漂浮式风电机组的控制性能。

Description

漂浮式风电机组的建模方法及装置
技术领域
本发明涉及风电机组建模技术领域，尤其是涉及一种漂浮式风电机组的建模方法及装置。
背景技术
随着近年来陆上和近海风电机组的大规模装机并开始逐渐饱和，且大规模的陆上或近海风电机组会对人类造成噪音和视觉影响，甚至影响交通，因此，利用远海漂浮式风电机组(floating offshore wind turbine, FOWT)获取风能成为必然选择。
漂浮式风电机组应用浮动平台支撑深水海上风力发电机组，其优势主要在于：1）适用水深范围广；2）在部署方面具有更好的灵活性；3）具有安装大功率风力发电机的能力；4）更深水域的成本更低。
然而，FOWT的浮动平台给整个风电系统增加了至少6个自由度，且恶劣的深海环境加剧了耦合系统的非线性，使FOWT的控制难度加剧。FOWT系统稳定安全的运行需要在各种工况下进行功率、结构、载荷的控制以及它们之间的协调控制，需要使用更为先进、复杂的优化控制策略，而先进控制策略需要有效的模型作为支撑，这种模型需要既准确又简单，以及能够在满足控制要求的模型精度的前提下，降低模型的计算复杂度和实现难度。
而目前所采用的风电机组的模型，多为陆上风电机组的模型，无法体现漂浮式风电机组的特性，即使针对于漂浮式风电机组的模型，其适用性也相对单一，难以适应大部分的漂浮式风电机组。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种漂浮式风电机组的建模方法及装置，以缓解上述技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种漂浮式风电机组的建模方法，所述方法包括：获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；其中，所述状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，所述状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；所述输入变量包括控制输入变量和环境输入变量；基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，其中，所述非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于所述面向控制线性变参数模型对所述漂浮式风电机组进行控制。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述机械结构相关变量包括平台的水平浪涌平移、平台的俯仰倾斜旋转角、塔架的俯仰倾斜旋转角，以及，所述平台的水平浪涌平移、所述平台的俯仰倾斜旋转角、所述塔架的俯仰倾斜旋转角对时间的一阶导数；所述发电功率相关变量包括：转子转速、桨距角和电磁转矩；所述控制输入变量包括：参考桨距角和参考发电机电磁转矩；所述环境输入变量包括：在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速和波浪在平台上的作用力；所述状态变量对应的状态矩阵表示为：
Figure F_221114163808996_996522001
；其中，
Figure F_221114163809170_170834002
表示转子转速，
Figure F_221114163809378_378861003
表示桨距角，
Figure F_221114163809618_618067004
表示电磁转矩，
Figure F_221114163809826_826120005
表示平台的水平浪涌平移、
Figure F_221114163809982_982382006
表示平台的俯仰倾斜旋转角、
Figure F_221114163810141_141548007
表示塔架的俯仰倾斜旋转角，
Figure P_221114163826993_993125008
分别表示塔架的俯仰倾斜旋转角、平台的俯仰倾斜旋转角和平台的水平浪涌平移对时间的一阶导数；所述输入变量对应的输入矩阵表示为：
Figure F_221114163810301_301202008
；其中，
Figure F_221114163810490_490185009
和
Figure F_221114163810616_616612010
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure F_221114163810742_742132011
表示参考桨距角，
Figure F_221114163810901_901321012
表示参考发电机电磁转矩，
Figure F_221114163811033_033625013
表示在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速，
Figure F_221114163811189_189873014
表示波浪在平台上的作用力。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述传动子系统模型用于保证所述漂浮式风电机组的转矩平衡；基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，包括：提取所述发电功率相关变量中的转子转速
Figure F_221114163811359_359305015
和电磁转矩
Figure F_221114163811487_487753016
；按照下述公式建立所述传动子系统模型：
Figure F_221114163811614_614158017
；其中，
Figure M_221114163827027_027288001
表示所述漂浮式风电机组从风中获取的气动转矩，
Figure F_221114163811755_755313018
表示阻尼常数，
Figure F_221114163811852_852956019
表示传动比，
Figure F_221114163811962_962368020
和
Figure F_221114163812073_073193021
分别是转子和发电机的转动惯量。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述塔架子系统模型为根据作用于所述漂浮式风电机组的塔架重心上的所有转矩建立的非线性模型；基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：按照下述公式构建所述塔架子系统模型：
Figure F_221114163812182_182605022
其中，
Figure F_221114163812295_295353023
是等效塔架的转动惯量；
Figure F_221114163812389_389115024
和
Figure F_221114163812515_515563025
表示塔架的质量和质心的高度；
Figure F_221114163812610_610748026
和
Figure F_221114163812720_720644027
表示塔架的弹性刚度和阻尼系统。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述漂浮平台子系统模型为根据作用在所述漂浮式风电机组的漂浮式平台所有的力矩建立的非线性模型；基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：获取作用在所述漂浮式平台的力矩；所述力矩包括重力转矩
Figure F_221114163812910_910594028
、漂浮式平台的浮力矩
Figure F_221114163813008_008204029
、系泊力矩
Figure F_221114163813102_102468030
以及塔架与所述漂浮式平台耦合下的弹性和阻尼力矩
Figure F_221114163813213_213303031
；基于所述力矩构建所述漂浮平台子系统模型；所述漂浮平台子系统模型表示为：
Figure F_221114163813323_323173032
Figure F_221114163813434_434010033
其中，
Figure F_221114163813559_559007034
表示漂浮式平台的转动惯量；
Figure F_221114163813699_699169035
是作用在漂浮式平台上的所有力矩。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：获取所述漂浮式风电机组的属性信息，根据所述属性信息计算所述重力转矩；其中，所述重力转矩表示为：
Figure F_221114163813809_809964036
；
Figure F_221114163813919_919873037
和
Figure F_221114163814032_032653038
分别表示漂浮式平台质量和质心的高度。
结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：获取所述漂浮式风电机组的系泊系统的简化模型信息，基于所述简化模型信息获取所述系泊系统中的系泊绳索作用在漂浮式平台上的力和力矩；提取所述状态变量中的水平浪涌平移，根据所述水平浪涌平移计算所述系泊绳索的变化长度与所述水平浪涌平移的关系，建立悬链线方程；根据所述悬链线方程和所述系泊绳索的参数计算所述系泊绳索与所述漂浮式平台的角度；根据所述输入变量和所述角度构建所述系泊子系统模型，所述系泊子系统模型用于表示所述漂浮式平台的水平浪涌平移的动态。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型的步骤，包括：根据所述非线性模型，在稳态工况点下，建立漂浮式风电机组的线性变参数模型；其中，所述线性变参数模型表达式如下：
Figure F_221114163814142_142041039
其中
Figure F_221114163814254_254383040
为所述状态变量对应的状态矩阵，
Figure F_221114163814363_363708041
，
Figure F_221114163814491_491154042
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure F_221114163814617_617579043
为输出矩阵，
Figure F_221114163814728_728453044
，
Figure F_221114163814842_842225045
，
Figure F_221114163814982_982851046
为所述非线性模型在第i个稳态工况点下的偏导，Ci表示所述非线性模型在第i个稳态工况点下的输出矩阵，
Figure M_221114163827105_105398001
表示其后所跟变量当前数值与稳态工况数值的偏差。
第二方面，本发明实施例还提供一种漂浮式风电机组的建模装置，所述装置包括：变量获取模块，用于获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；其中，所述状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，所述状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；所述输入变量包括控制输入变量和环境输入变量；第一构建模块，用于基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，其中，所述非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；第二构建模块，用于根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于所述面向控制线性变参数模型对所述漂浮式风电机组进行控制。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如第一方面所述方法的步骤。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的漂浮式风电机组的建模方法及装置，能够获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量，基于状态变量和输入变量构建非线性模型，并根据非线性模型建立非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于该面向控制线性变参数模型对漂浮式风电机组进行控制，并且，本发明实施例中的非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型，涵盖了漂浮式风电机组多种特性，可以既满足模型精度的前提下使模型计算复杂度保持适中的水平，又可以为漂浮式风电机组的控制器的设计提供合适可靠的模型支撑，提高漂浮式风电机组的控制性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种漂浮式风电机组的建模方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种系泊系统的简化示意图；
图3为本发明实施例提供的一种面向控制线性变参数模型的框图；
图4为本发明实施例提供的一种仿真结果示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种仿真结果示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种仿真结果示意图；
图7为本发明实施例提供的一种漂浮式风电机组的建模装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的漂浮式风电机组的建模方法主要针对某一种平台的风电机组进行建模，适用性较为单一，并且，现有的漂浮式风电机组的建模方法涉及的漂浮式风电机组自由度（DOF）较高，运算复杂，计算所需时间较长，无法适用于先进的控制器的设计，或漂浮式风电机组的建模方法简化太多，较为简单，涉及漂浮式风电机组的DOF较少，难以充分模拟漂浮式风电机组在深远海运行的特性，从而导致设计出来的先进控制器达不到很高的性能。
基于此，本发明实施例提供的一种漂浮式风电机组的建模方法及装置，考虑了适中的自由度，以适用于大部分漂浮式风电机组的建模方法。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种漂浮式风电机组的建模方法进行详细介绍。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供了一种漂浮式风电机组的建模方法，如图1所示的一种漂浮式风电机组的建模方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S102，获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；
其中，本发明实施例中，状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；输入变量则包括控制输入变量和环境输入变量；
步骤S104，基于状态变量和输入变量构建非线性模型；
其中，本发明实施例中，非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；
步骤S106，根据非线性模型建立非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于面向控制线性变参数模型对漂浮式风电机组进行控制。
本发明实施例提供的漂浮式风电机组的建模方法，能够获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量，基于状态变量和输入变量构建非线性模型，并根据非线性模型建立非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于该面向控制线性变参数模型对漂浮式风电机组进行控制，并且，本发明实施例中的非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型，涵盖了漂浮式风电机组多种特性，可以既满足模型精度的前提下使模型计算复杂度保持适中的水平，又可以为漂浮式风电机组的控制器的设计提供合适可靠的模型支撑，提高漂浮式风电机组的控制性能。
在实际使用时，考虑到漂浮式风电机组的装机环境，通常会假设漂浮式风电机组和平台是灵活连接的，这样与单一刚体假设的模型相比，波浪对输出功率和疲劳载荷的影响可以通过耦合机制更加准确的模拟；假设漂浮式风电机组的塔架和平台的位移式较小的；且，假设漂浮式风电机组是在迎风/迎浪侧，基于此假设，塔架的左右弯曲运动和平台的水平摇摆、垂荡、横摇倾斜和偏航运动是微观的，可以忽略不计。
基于上述假设，本发明实施例中选择9个状态变量来描述漂浮式风电机组，且，这些状态变量通常区分为机械结构相关变量和发电功率相关变量。
具体地，机械结构相关变量包括平台的水平浪涌平移、平台的俯仰倾斜旋转角、塔架的俯仰倾斜旋转角，以及，平台的水平浪涌平移、平台的俯仰倾斜旋转角、塔架的俯仰倾斜旋转角对时间的一阶导数；
进一步，本发明实施例中的上述发电功率相关变量则包括：转子转速、桨距角和电磁转矩。
具体实现时，本发明实施例中，上述所选的机械结构相关变量可以准确反映漂浮式平台、塔架和系泊系统的动态耦合运动，叶片的桨距角可以调整漂浮式风电机组的风能捕获效率，转子转速可以代表风能转换的情况状态，并在变速风机中可以由发电机电磁转矩控制。因此，在本发明实施例中，状态变量对应的状态矩阵表示为：
Figure F_221114163815121_121535047
；
其中，
Figure M_221114163827136_136661001
表示转子转速，
Figure F_221114163815266_266043048
表示桨距角，
Figure M_221114163827167_167921002
表示电磁转矩，
Figure M_221114163827217_217297003
表示平台的水平浪涌平移、
Figure M_221114163827249_249966004
表示平台的俯仰倾斜旋转角、
Figure M_221114163827296_296808005
表示塔架的俯仰倾斜旋转角，
Figure P_221114163827328_328096002
分别表示塔架的俯仰倾斜旋转角、平台的俯仰倾斜旋转角和平台的水平浪涌平移对时间的一阶导数；其中，上述平台指的是漂浮式风电机组的漂浮式平台。
进一步，本发明实施例中的输入变量包括控制输入变量和环境输入变量，其中，控制输入变量通常是从控制器中设计和计算得到的，通常包括：参考桨距角和参考发电机电磁转矩；环境输入变量则包括：在漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速和波浪在平台上的作用力。
并且，本发明实施例中的输入变量对应的输入矩阵表示为：
Figure F_221114163815424_424323049
；
其中，
Figure F_221114163815613_613685050
和
Figure F_221114163815892_892033051
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure M_221114163827359_359322001
表示参考桨距角，
Figure M_221114163827390_390583002
表示参考发电机电磁转矩，
Figure M_221114163827426_426218003
表示在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速，
Figure M_221114163827457_457451004
表示波浪在平台上的作用力。
通常，在本发明实施例中，桨距角执行器和电磁转矩执行单元作为伺服模块，可以被建模成带有限幅和限速的一阶惯性环节，因此，上述桨距角和电磁转矩还可以表示为：
Figure F_221114163816033_033624052
其中，
Figure F_221114163816206_206939053
和
Figure F_221114163816348_348070054
分别表示桨距角执行器和电磁转矩执行单元的等效时间常数；
Figure M_221114163827504_504347001
表示桨距角执行器的最大变化速率；
Figure M_221114163827535_535580002
和
Figure M_221114163827566_566837003
分别表示电磁转矩执行单元的最大值和最大速率。
进一步，漂浮式风电机组从风中获取的气动转矩可以表示为：
Figure F_221114163816530_530212055
其中，
Figure F_221114163816690_690864056
是空气密度；
Figure M_221114163827598_598086001
是实际被转子捕获的风速；
Figure M_221114163827632_632288002
为转子扫过的面积；
Figure F_221114163816861_861766057
为风能利用系数；
Figure F_221114163817004_004310058
为叶尖速比。
考虑到风的剪切，因此，风作用到漂浮式风电机组的塔架上的力可以表示为：
Figure F_221114163817145_145441059
其中，
Figure F_221114163817367_367637060
表示在塔高度为
Figure F_221114163817513_513608061
时的外直径；hr表示机舱高度；
Figure F_221114163817687_687434062
表示风作用在叶片和机舱上的力，可以用叶素动量理论计算得到。
进一步，考虑到波浪在海中由多种频率、方向以及相位角的正弦波组成，因此，波浪的状况可以用Pierson-Moskowitz频谱表示：
Figure F_221114163817877_877876063
其中，
Figure M_221114163827679_679146001
为Phillips常数等于0.0081；f为波浪频率，
Figure F_221114163818020_020445064
为尖峰波浪频率；
Figure F_221114163818161_161087065
为重力加速度。对于每一个水粒子，水平速度可以利用Airy波理论计算：
Figure F_221114163818308_308063066
其中，
Figure M_221114163827726_726026001
表示波浪幅值；
Figure F_221114163818497_497508067
表示波的个数；
Figure M_221114163827757_757249002
表示水深；z表示水粒子的深度。对于水中的圆柱体，Morison方程给出了其受力的估计计算方式：
Figure F_221114163818657_657655068
其中，
Figure M_221114163827788_788517001
和
Figure M_221114163827825_825145002
分别是平台的阻力和惯性系数；
Figure M_221114163827856_856396003
和
Figure M_221114163827887_887674004
分别是平台圆柱体的横截面积和体积。
因此，上述输入变量对应的输入矩阵可以表示为：
Figure F_221114163818831_831974069
。
进一步，基于上述状态变量和输入变量，下面对构建非线性模型的过程进行详细描述：
（1）传动子系统模型
本发明实施例中，上述非线性模型中的传动子系统模型用于保证漂浮式风电机组的转矩平衡；通常，在构建传动子系统模型时，是根据转子转速与转矩的关系建立的，传动子系统模型保证了转矩平衡，通常可以简化成一个有着阻尼常数
Figure F_221114163819024_024849070
和传动比
Figure F_221114163819196_196723071
的单质块：
因此，在建立传动子系统模型时，可以提取发电功率相关变量中的转子转速
Figure F_221114163819354_354928072
和电磁转矩
Figure F_221114163819582_582466073
；按照下述公式建立传动子系统模型：
Figure F_221114163819764_764100074
其中，
Figure M_221114163828132_132784001
表示漂浮式风电机组从风中获取的气动转矩，
Figure F_221114163819985_985785075
表示阻尼常数，
Figure F_221114163820146_146427076
表示传动比，
Figure F_221114163820306_306588077
和
Figure F_221114163820517_517019078
分别是转子和发电机的转动惯量。
（2）塔架子系统模型
本发明实施例中的上述塔架子系统模型为根据作用于漂浮式风电机组的塔架重心上的所有转矩建立的非线性模型；具体地，本发明实施例考虑重力、风力、塔架与平台耦合下的弹性和阻尼影响，因此，在构建塔架子系统模型时，可以按照下述公式实现：
Figure F_221114163820701_701632079
其中，
Figure M_221114163828280_280309001
是等效塔架的转动惯量；
Figure M_221114163828342_342751002
和htc表示塔架的质量和质心的高度；
Figure M_221114163828374_374001003
和
Figure M_221114163828406_406185004
表示塔架的弹性刚度和阻尼系统。
（3）漂浮平台子系统模型
本发明实施例中的上述漂浮平台子系统模型为根据作用在漂浮式风电机组的漂浮式平台所有的力矩建立的非线性模型；主要包括重力转矩
Figure M_221114163828437_437978001
、漂浮式平台的浮力矩
Figure M_221114163828484_484853002
、系泊力矩
Figure M_221114163828531_531808003
以及塔架与漂浮式平台耦合下的弹性和阻尼力矩
Figure M_221114163828562_562950004
。
因此，在构建漂浮平台子系统模型时，可以获取作用在漂浮式平台的力矩；此时的力矩包括重力转矩
Figure M_221114163828613_613210001
、漂浮式平台的浮力矩
Figure M_221114163828657_657191002
、系泊力矩
Figure M_221114163828688_688491003
以及塔架与漂浮式平台耦合下的弹性和阻尼力矩
Figure M_221114163828735_735331004
；
基于上述力矩构建漂浮平台子系统模型，表示为：
Figure F_221114163821176_176214080
Figure F_221114163821415_415962081
其中，
Figure M_221114163828782_782222001
表示漂浮式平台的转动惯量；
Figure M_221114163828815_815865002
是作用在漂浮式平台上的所有力矩。
进一步，对于漂浮式风电机组，其内在力矩主要由上述
Figure M_221114163828863_863269001
和
Figure M_221114163828894_894467002
组成，可以直接根据漂浮式风电机组的属性计算得到，其中，
Figure M_221114163828941_941385003
可以按照前述塔架子系统模型中的公式进行描述，计算重力转矩时，可以获取漂浮式风电机组的属性信息，根据属性信息计算重力转矩；其中，本发明实施例中，重力转矩表示为：
Figure F_221114163821639_639102082
；
其中，
Figure M_221114163828988_988265001
和hpc分别表示漂浮式平台质量和质心的高度。
进一步，上述浮力矩
Figure M_221114163829021_021459001
和系泊力矩
Figure M_221114163829052_052725002
可以反映出波浪、平台以及系泊线缆的高度非线性耦合关系，并且，本发明实施例中，假定平台的底层圆筒一直处于水下并始终浸没在水中，例如，以半潜漂浮式平台为例，其浮力矩
Figure F_221114163821813_813881083
表示为：
Figure F_221114163822004_004799084
其中，上标L和R分别表示平台的左浮筒和右浮筒；
Figure M_221114163829099_099577001
表示浮筒的下半径，
Figure M_221114163829130_130838002
和
Figure M_221114163829177_177717003
分别表示左右浮筒的浮力，可以进一步表示为：
Figure F_221114163822278_278278085
其中，
Figure F_221114163822481_481382086
表示海的密度；
Figure F_221114163822721_721130087
表示初始平台的排水量，
Figure M_221114163829211_211364001
表示浮筒的上半径。
（4）系泊子系统模型
本发明实施例中，在构建系泊子系统模型时，通常假设系泊系统的系泊绳索是个标准的悬链线，一端连接在平台上，一端为固定在海底土壤上的锚，为了便于理解，图2示出了一种系泊系统的简化示意图，具体地，图2示出的是左系泊系统示意图，坐标系
Figure M_221114163829258_258783001
是系泊绳索的平面，展现了海平面下面的状况，同理右侧的系泊系统有着类似的情况。其中hfix表示平台连接点到海床的距离；
Figure M_221114163829305_305654002
表示当平台水平浪涌平移为0时，锚到平台连接点的初始水平距离；当系泊线处于未被拉伸的状态，一部分系泊绳索会停留在海床上，
Figure M_221114163829336_336903003
表示停留在海床上的初始长度；
Figure M_221114163829383_383772004
和
Figure M_221114163829433_433086005
分别表示系泊绳索在平台连接点和锚处的水平张力。
基于图2所示的简化示意图，在构建系泊子系统模型时，可以获取漂浮式风电机组的系泊系统的简化模型信息，例如，获取图2所示的信息，然后基于简化模型信息获取系泊系统中的系泊绳索作用在漂浮式平台上的力和力矩；其中，本发明实施例中，系泊绳索作用在漂浮式平台上的力有如下表示形式：
Figure F_221114163822921_921339088
其中
Figure M_221114163829479_479962001
和
Figure M_221114163829511_511172002
分别表示系泊绳索的长度和线密度；
Figure M_221114163829558_558056003
是当平台的水平浪涌平移变化时，系泊绳索停留海床上相对于初始长度的变化长度。
系泊系统作用在平台上的力矩可以表示为：
Figure F_221114163823115_115186089
其中，
Figure M_221114163829589_589288001
表示系泊绳索与平台连接的角度。
进一步，提取状态变量中的水平浪涌平移，根据提取的水平浪涌平移计算系泊绳索的变化长度与水平浪涌平移的关系，建立悬链线方程；根据悬链线方程和系泊绳索的参数计算系泊绳索与漂浮式平台的角度；进而根据输入变量和角度构建系泊子系统模型，系泊子系统模型用于表示漂浮式平台的水平浪涌平移的动态。
具体地，本发明实施例中，建立悬链线方程是为获取
Figure M_221114163829608_608802001
和
Figure M_221114163829656_656211002
的关系。并且，悬链线方程表示为：
Figure F_221114163823306_306124090
悬链线的线长方程可以计算为
Figure F_221114163823469_469188091
根据系泊绳索的参数以及悬链线方程，可以得到以下等式：
Figure F_221114163823670_670856092
因此，当水平浪涌平移
Figure M_221114163829703_703115001
测量得到时，
Figure M_221114163829734_734361002
可以通过求解上述方程得到，进一步，泊绳索与平台连接的角度可以计算为：
Figure F_221114163823845_845656093
于是，根据系泊系统的动态，平台水平浪涌平移的动态可以表示为：
Figure F_221114163824037_037076094
，
即得到本发明实施例中的系泊子系统模型。
进一步，基于上述非线性模型，在建立面向控制线性变参数模型时，是根据上述非线性模型，在稳态工况点下，建立漂浮式风电机组的线性变参数模型；并且，线性变参数模型表达式如下：
Figure F_221114163824258_258738095
其中
Figure F_221114163824418_418888096
为上述状态变量对应的状态矩阵，
Figure F_221114163824615_615360097
，
Figure F_221114163824805_805571098
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure F_221114163824962_962334099
为输出矩阵，
Figure M_221114163829816_816638001
，
Figure M_221114163829849_849113002
，
Figure M_221114163829895_895972003
为非线性模型在第i个稳态工况点下的偏导，此处的非线性模型为本发明实施例中的上述任意一个非线性模型，Ci表示非线性模型在第i个稳态工况点下的输出矩阵，
Figure M_221114163829927_927254004
表示其后所跟变量当前数值与稳态工况数值的偏差。
具体实现时，本发明实施例中，上述线性变参数模型也称为系统增量式的状态空间表达式，上述输出矩阵
Figure F_221114163825122_122048100
为漂浮式风电机组输出功率与塔顶位移。
进一步，本发明实施例中，上述
Figure M_221114163829974_974109001
，
Figure M_221114163830007_007754002
，
Figure M_221114163830070_070736003
也称为系数矩阵，有如下计算公式：
Figure F_221114163825273_273887101
；其中，f通常为状态变量的偏导与状态变量、控制输入变量、环境输入变量的非线性映射关系。
进一步，为了便于理解，图3还示出了一种面向控制线性变参数模型的框图，如图3所示，分别示出了输入变量包括的控制输入变量和环境输入变量，以及，输出矩阵，并且，图3中所示的相关参数有着如下的计算方式：
Figure F_221114163825449_449221102
Figure F_221114163825607_607329103
Figure F_221114163825779_779731104
并且，本发明实施例提供的上述面向控制线性变参数模型，还可以与高保真的漂浮式风电机组模型FAST在时域和频域下进行对比，对比结果如图4和图5所示。并且，利用本发明实施例得到的面向控制线性变参数模型，可以进一步设计模型预测控制器（MPC），对漂浮式风电机组进行控制，并且，可以将其运行结果与现有技术的最优增益调度比例积分控制器（GSPI）基于FAST进行对比仿真验证，例如，仿真采样间隔为0.01秒。
通常，仿真使用的风为升降幅度在12m/s到18m/s的湍流风，使用的波浪为正弦波浪，仿真结果如图6所示。
具体地，图4和图5中，实现为本发明实施例的线性变参数模型的仿真结果，虚线为预设的FAST模型的仿真结果，从图4和图5可以看出，本发明实施例提出的带有9个自由度的漂浮式风电机组的可以准确漂浮式风电机组的动态响应，和带有44个自由度的FAST模型响应结果类似，相差较小，从频域图可以看出，按照本发明实施例的方法建立的线性变参数模型，其平台水平纵摇和俯仰角度的频谱在0.067Hz处具有一个尖峰，这个和波浪的周期为15s是对应上的，进一步验证了本发明实施例的准确性。
从图6可以看出，根据本发明实施例提供的方法建立的线性变参数模型而设计的MPC控制器，在减小系统的运行波动上跟GSPI控制器相比具有较好的性能。在本发明实施例的方法建立的模型而设计的MPC控制器下，漂浮式风电机组的发电机功率得到平滑，塔顶位移被抑制，发电机功率的标准差比GSPI降低了94.58kW，塔顶位移的标准差比GSPI降低了0.021m。
进一步，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种漂浮式风电机组的建模装置，如图7所示的一种漂浮式风电机组的建模装置的结构示意图，该装置包括：
变量获取模块70，用于获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；其中，所述状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，所述状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；所述输入变量包括控制输入变量和环境输入变量；
第一构建模块72，用于基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，其中，所述非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；
第二构建模块74，用于根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于所述面向控制线性变参数模型对所述漂浮式风电机组进行控制。
本发明实施例提供的漂浮式风电机组的建模装置，与上述实施例提供的漂浮式风电机组的建模方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
进一步，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行上述方法的步骤。
进一步，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。
进一步，本发明实施例还提供了一种电子设备的结构示意图，如图8所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备包括处理器101和存储器100，该存储器100存储有能够被该处理器101执行的计算机可执行指令，该处理器101执行该计算机可执行指令以实现上述方法。
在图8示出的实施方式中，该电子设备还包括总线102和通信接口103，其中，处理器101、通信接口103和存储器100通过总线102连接。
其中，存储器100可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口103（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线102可以是ISA（IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构）总线、PCI（Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准）总线或EISA（Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构）总线等。所述总线102可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器101可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器101中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器101可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用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储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器101读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法。
本发明实施例所提供的漂浮式风电机组的建模方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能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取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的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（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种漂浮式风电机组的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；其中，所述状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，所述状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；所述输入变量包括控制输入变量和环境输入变量；
基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，其中，所述非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；
根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于所述面向控制线性变参数模型对所述漂浮式风电机组进行控制；
其中，所述机械结构相关变量包括平台的水平浪涌平移、平台的俯仰倾斜旋转角、塔架的俯仰倾斜旋转角，以及，所述平台的水平浪涌平移、所述平台的俯仰倾斜旋转角、所述塔架的俯仰倾斜旋转角对时间的一阶导数；
所述发电功率相关变量包括：转子转速、桨距角和电磁转矩；
所述控制输入变量包括：参考桨距角和参考发电机电磁转矩；
所述环境输入变量包括：在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速和波浪在平台上的作用力；
所述状态变量对应的状态矩阵表示为：
Figure QLYQS_1
；
其中，
Figure QLYQS_2
表示转子转速，
Figure QLYQS_3
表示桨距角，
Figure QLYQS_4
表示电磁转矩，
Figure QLYQS_5
表示平台的水平浪涌平移、
Figure QLYQS_6
表示平台的俯仰倾斜旋转角、
Figure QLYQS_7
表示塔架的俯仰倾斜旋转角，
Figure QLYQS_8
分别表示塔架的俯仰倾斜旋转角、平台的俯仰倾斜旋转角和平台的水平浪涌平移对时间的一阶导数；
所述输入变量对应的输入矩阵表示为：
Figure QLYQS_9
；
其中，
Figure QLYQS_10
和
Figure QLYQS_11
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure QLYQS_12
表示参考桨距角，
Figure QLYQS_13
表示参考发电机电磁转矩，
Figure QLYQS_14
表示在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速，
Figure QLYQS_15
表示波浪在平台上的作用力；
所述传动子系统模型用于保证所述漂浮式风电机组的转矩平衡；
基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，包括：
提取所述发电功率相关变量中的转子转速
Figure QLYQS_16
和电磁转矩
Figure QLYQS_17
；按照下述公式建立所述传动子系统模型：
Figure QLYQS_18
其中，
Figure QLYQS_19
表示所述漂浮式风电机组从风中获取的气动转矩，
Figure QLYQS_20
表示阻尼常数，
Figure QLYQS_21
表示传动比，
Figure QLYQS_22
和
Figure QLYQS_23
分别是转子和发电机的转动惯量；
所述塔架子系统模型为根据作用于所述漂浮式风电机组的塔架重心上的所有转矩建立的非线性模型；
基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：
按照下述公式构建所述塔架子系统模型：
Figure QLYQS_24
其中，
Figure QLYQS_25
是等效塔架的转动惯量；
Figure QLYQS_26
和
Figure QLYQS_27
表示塔架的质量和质心的高度；
Figure QLYQS_28
和
Figure QLYQS_29
表示塔架的弹性刚度和阻尼系统；
所述漂浮平台子系统模型为根据作用在所述漂浮式风电机组的漂浮式平台所有的力矩建立的非线性模型；
基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：
获取作用在所述漂浮式平台的力矩；所述力矩包括重力转矩
Figure QLYQS_30
、漂浮式平台的浮力矩
Figure QLYQS_31
、系泊力矩
Figure QLYQS_32
以及塔架与所述漂浮式平台耦合下的弹性和阻尼力矩
Figure QLYQS_33
；
基于所述力矩构建所述漂浮平台子系统模型；
所述漂浮平台子系统模型表示为：
Figure QLYQS_34
Figure QLYQS_35
其中，
Figure QLYQS_36
表示漂浮式平台的转动惯量；
Figure QLYQS_37
是作用在漂浮式平台上的所有力矩；
所述方法还包括：
获取所述漂浮式风电机组的属性信息，根据所述属性信息计算所述重力转矩；
其中，所述重力转矩表示为：
Figure QLYQS_38
；
Figure QLYQS_39
和
Figure QLYQS_40
分别表示漂浮式平台质量和质心的高度；
基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型的步骤，还包括：
获取所述漂浮式风电机组的系泊系统的简化模型信息，基于所述简化模型信息获取所述系泊系统中的系泊绳索作用在漂浮式平台上的力和力矩；
提取所述状态变量中的水平浪涌平移，根据所述水平浪涌平移计算所述系泊绳索的变化长度与所述水平浪涌平移的关系，建立悬链线方程；
根据所述悬链线方程和所述系泊绳索的参数计算所述系泊绳索与所述漂浮式平台的角度；
根据所述输入变量和所述角度构建所述系泊子系统模型，所述系泊子系统模型用于表示所述漂浮式平台的水平浪涌平移的动态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型的步骤，包括：
根据所述非线性模型，在稳态工况点下，建立漂浮式风电机组的线性变参数模型；其中，所述线性变参数模型表达式如下：
Figure QLYQS_41
其中
Figure QLYQS_42
为所述状态变量对应的状态矩阵，
Figure QLYQS_45
，
Figure QLYQS_47
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure QLYQS_43
为输出矩阵，
Figure QLYQS_46
，
Figure QLYQS_48
，
Figure QLYQS_49
为所述非线性模型在第i个稳态工况点下的偏导，Ci表示所述非线性模型在第i个稳态工况点下的输出矩阵，
Figure QLYQS_44
表示其后所跟变量当前数值与稳态工况数值的偏差。
3.一种漂浮式风电机组的建模装置，其特征在于，所述装置包括：
变量获取模块，用于获取预设的漂浮式风电机组的状态变量和输入变量；其中，所述状态变量用于描述漂浮式风电机组的状态，且，所述状态变量包括机械结构相关变量和发电功率相关变量；所述输入变量包括控制输入变量和环境输入变量；
第一构建模块，用于基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，其中，所述非线性模型包括：传动子系统模型、塔架子系统模型、漂浮平台子系统模型和系泊子系统模型；
第二构建模块，用于根据所述非线性模型建立所述非线性模型对应的面向控制线性变参数模型，以基于所述面向控制线性变参数模型对所述漂浮式风电机组进行控制；
其中，所述机械结构相关变量包括平台的水平浪涌平移、平台的俯仰倾斜旋转角、塔架的俯仰倾斜旋转角，以及，所述平台的水平浪涌平移、所述平台的俯仰倾斜旋转角、所述塔架的俯仰倾斜旋转角对时间的一阶导数；
所述发电功率相关变量包括：转子转速、桨距角和电磁转矩；
所述控制输入变量包括：参考桨距角和参考发电机电磁转矩；
所述环境输入变量包括：在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速和波浪在平台上的作用力；
所述状态变量对应的状态矩阵表示为：
Figure QLYQS_50
；
其中，
Figure QLYQS_51
表示转子转速，
Figure QLYQS_52
表示桨距角，
Figure QLYQS_53
表示电磁转矩，
Figure QLYQS_54
表示平台的水平浪涌平移、
Figure QLYQS_55
表示平台的俯仰倾斜旋转角、
Figure QLYQS_56
表示塔架的俯仰倾斜旋转角，
Figure QLYQS_57
分别表示塔架的俯仰倾斜旋转角、平台的俯仰倾斜旋转角和平台的水平浪涌平移对时间的一阶导数；
所述输入变量对应的输入矩阵表示为：
Figure QLYQS_58
；
其中，
Figure QLYQS_59
和
Figure QLYQS_60
分别为控制输入变量和环境输入变量的矩阵，
Figure QLYQS_61
表示参考桨距角，
Figure QLYQS_62
表示参考发电机电磁转矩，
Figure QLYQS_63
表示在所述漂浮式风电机组的机舱处测量的水平参考风速，
Figure QLYQS_64
表示波浪在平台上的作用力；
所述传动子系统模型用于保证所述漂浮式风电机组的转矩平衡；
所述第一构建模块中，基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，包括：
提取所述发电功率相关变量中的转子转速
Figure QLYQS_65
和电磁转矩
Figure QLYQS_66
；按照下述公式建立所述传动子系统模型：
Figure QLYQS_67
其中，
Figure QLYQS_68
表示所述漂浮式风电机组从风中获取的气动转矩，
Figure QLYQS_69
表示阻尼常数，
Figure QLYQS_70
表示传动比，
Figure QLYQS_71
和
Figure QLYQS_72
分别是转子和发电机的转动惯量；
所述塔架子系统模型为根据作用于所述漂浮式风电机组的塔架重心上的所有转矩建立的非线性模型；
所述第一构建模块中，基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，还包括：
按照下述公式构建所述塔架子系统模型：
Figure QLYQS_73
其中，
Figure QLYQS_74
是等效塔架的转动惯量；
Figure QLYQS_75
和
Figure QLYQS_76
表示塔架的质量和质心的高度；
Figure QLYQS_77
和
Figure QLYQS_78
表示塔架的弹性刚度和阻尼系统；
所述漂浮平台子系统模型为根据作用在所述漂浮式风电机组的漂浮式平台所有的力矩建立的非线性模型；
所述第一构建模块中，基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，还包括：
获取作用在所述漂浮式平台的力矩；所述力矩包括重力转矩
Figure QLYQS_79
、漂浮式平台的浮力矩
Figure QLYQS_80
、系泊力矩
Figure QLYQS_81
以及塔架与所述漂浮式平台耦合下的弹性和阻尼力矩
Figure QLYQS_82
；
基于所述力矩构建所述漂浮平台子系统模型；
所述漂浮平台子系统模型表示为：
Figure QLYQS_83
Figure QLYQS_84
其中，
Figure QLYQS_85
表示漂浮式平台的转动惯量；
Figure QLYQS_86
是作用在漂浮式平台上的所有力矩；
所述重力转矩根据获取的所述漂浮式风电机组的属性信息计算；
其中，所述重力转矩表示为：
Figure QLYQS_87
；
Figure QLYQS_88
和
Figure QLYQS_89
分别表示漂浮式平台质量和质心的高度；
所述第一构建模块中，基于所述状态变量和输入变量构建非线性模型，还包括：
获取所述漂浮式风电机组的系泊系统的简化模型信息，基于所述简化模型信息获取所述系泊系统中的系泊绳索作用在漂浮式平台上的力和力矩；
提取所述状态变量中的水平浪涌平移，根据所述水平浪涌平移计算所述系泊绳索的变化长度与所述水平浪涌平移的关系，建立悬链线方程；
根据所述悬链线方程和所述系泊绳索的参数计算所述系泊绳索与所述漂浮式平台的角度；
根据所述输入变量和所述角度构建所述系泊子系统模型，所述系泊子系统模型用于表示所述漂浮式平台的水平浪涌平移的动态。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1~2任一项所述方法的步骤。
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