无风速反馈的泵式高空风能系统最优收放线控制策略
系统与控制
2021-10-01 v1 系统与控制
摘要
泵式高空风能(AWE)系统通过系绳的周期收放运动，利用风筝将风能转化为电能。本文研究为最大化平均周期功率而计算最优收放线速度的问题。其困难源于两方面：1) 风速具有不确定且随时间和空间变化的性质，无法被精确测量；2) 需要在同一优化问题中考虑功率循环的不同运行阶段。本文提出一种基于模型的新方法来解决该问题。在设计阶段，采用AWE系统模型，在已知风速的假设下，采集由不同收线/放线速度对所获得的周期功率相关数据。然后，从这些数据中辨识出的非线性映射被用作优化程序中的代价函数，为每个风速计算最优的收线与放线速度对。最后，利用优化结果推断最优收放线速度与系绳张力之间的联系，二者均可被高精度测量。该联系被用于设计一种反馈控制器，其根据测得的系绳张力计算收放线速度，以收敛到最优力-速度流形。基于真实模型的仿真结果说明了该方法的有效性。
引用
@article{arxiv.2109.15032,
title = {An optimal reeling control strategy for pumping airborne wind energy systems without wind speed feedback},
author = {Andrea Berra and Lorenzo Fagiano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.15032},
year = {2021}
}
备注
Extended version of paper in print in the proceedings of the 19th European Control Conference, June 29 - July 2 2021, Rotterdam, The Netherlands