双浮体直驱波浪发电装置建模分析与基于模型预测控制的能量提取算法研究

基于振荡浮体结构的直驱波浪发电装置具有损耗低、控制灵活等优点，近年来，逐渐成为波浪发电领域的研究热点。双浮体直驱波浪发电装置不需要海上固定平台，能够通过锚系结构在海水中工作，是一种工程可行的直驱波浪发电方案，但其动力学模型更为复杂，相关控制算法缺少实际装置测试。该文通过等效电路的方法对双浮体装置进行建模分析，指出采用张力锚结构可将双浮体装置等效为单浮体装置进行分析，简化控制器的分析与设计，从而建立基于模型预测控制的高效波浪能提取问题。提出一种结合波浪激励力辨识、预测与快速模型预测求解的控制算法，并且设计了双浮体直驱波浪发电装置，在不同波浪条件下进行了相关实验测试。实验结果表明，所提控制算法能够在有效降低运算复杂度的前提下提高装置的波浪能提取效率。