浮式海洋熱能轉換系統(tǒng)的主動振動控制與擾動觀測器設計
關鍵詞：浮式海洋溫差熱能轉換系統(tǒng) 振動控制 分布參數(shù)系統(tǒng) 邊界控制 擾動觀測器
摘要：隨著化石能源的日漸枯竭,海洋熱能轉換系統(tǒng)(Ocean thermal energy conversion, OTEC)是可以利用海水間的溫差將清潔、可再生的海洋能轉換為電能的能源系統(tǒng),關于該系統(tǒng)的研究已引起了越來越多的關注與研究.在工作過程中,浮式海浪溫差發(fā)電系統(tǒng)中用于傳輸深層低溫海水的管道會受到外界環(huán)境的影響產(chǎn)生振動,而這些振動會直接影響系統(tǒng)的性能.本文將研究該柔性系統(tǒng)的振動控制問題,首先,建立用一個偏微分方程和一組常微分方程組成的模型來描述OTEC系統(tǒng)的動力學特性,并直接基于系統(tǒng)的動力學模型設計主動的邊界控制器以及邊界擾動觀測器,從而消除外界擾動的影響,以及減少OTEC系統(tǒng)中柔性管道的橫向形變,抑制系統(tǒng)的振動.此外,本文還考慮了OTEC系統(tǒng)中存在的輸出約束問題,并且在所設計邊界控制律的作用下,從理論上證明OTEC系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保證OTEC系統(tǒng)中的柔性管道的形變量最終收斂于平衡點附近以及浮式平臺固定在初始位置附近.最后,通過選擇合適的控制參數(shù)來對OTEC系統(tǒng)進行數(shù)字仿真,利用所得到的仿真結果驗證了所設計控制律的有效性.
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