浮力控制型 MHK 涡轮的控制协同设计：几何与时空路径规划的嵌套优化
系统与控制
2021-10-14 v1 系统与控制
摘要
近期研究进展已证实，采用先进控制可大幅提升海洋水动力（MHK）能源系统（包括海洋流涡轮（OCT）与波浪能转换器（WEC））的能量捕获；然而，为获得最大收益，必须从早期阶段对控制装置、动力输出系统与设备基本结构进行协同设计。本文提出一种 OCT 涡轮控制协同设计框架，考虑设备几何与时空路径规划以优化性能。开发控制协同设计框架意味着，在考量 OCT 设备功率优化时，如今可在公平基础上评估改变设备几何的影响。所研究的框架评估了关键设计参数，包括 OCT 系统中发电机、转子与可变浮力舱的尺寸，并通过定义功率重量比将这些参数对 OCT 模型及捕获功率的影响公式化，同时满足设计与运行约束。控制协同设计被表述为嵌套优化问题：外循环优化设备几何，内循环考量时空路径规划，针对 OCT 系统线性模型与海洋流不确定性优化捕获功率。与基线设计相比，结果验证了所提框架在协同设计最优 OCT 系统以获取最大功率重量比方面的有效性。
引用
@article{arxiv.2110.06470,
title = {Control Co-Design for Buoyancy-Controlled MHK Turbine: A Nested Optimization of Geometry and Spatial-Temporal Path Planning},
author = {Arezoo Hasankhani and Yufei Tang and Austin Snyder and James VanZwieten and Wei Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.06470},
year = {2021}
}