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浮式海洋熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主動(dòng)振動(dòng)控制與擾動(dòng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞：浮式海洋溫差熱能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 振動(dòng)控制 分布參數(shù)系統(tǒng) 邊界控制 擾動(dòng)觀測(cè)器
摘要：隨著化石能源的日漸枯竭,海洋熱能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為電能的能源系統(tǒng),關(guān)于該系統(tǒng)的研究已引起了越來越多的關(guān)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(huì)受到外界環(huán)境的影響產(chǎn)生振動(dòng),而這些振動(dòng)會(huì)直接影響系統(tǒng)的性能.本文將研究該柔性系統(tǒng)的振動(dòng)控制問題,首先,建立用一個(gè)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(dòng)力學(xué)特性,并直接基于系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)主動(dòng)的邊界控制器以及邊界擾動(dòng)觀測(cè)器,從而消除外界擾動(dòng)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(dòng).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(shè)計(jì)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(diǎn)附近以及浮式平臺(tái)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(duì)OTEC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真,利用所得到的仿真結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制律的有效性.
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