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浮式海洋熱能轉換系統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 振動控制 分布參數系統 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(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,關于該系統的研究已引起了越來越多的關注與研究.在工作過程中,浮式海浪溫差發電系統中用于傳輸深層低溫海水的管道會受到外界環境的影響產生振動,而這些振動會直接影響系統的性能.本文將研究該柔性系統的振動控制問題,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系統的動力學特性,并直接基于系統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系統中柔性管道的橫向形變,抑制系統的振動.此外,本文還考慮了OTEC系統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系統的穩定性,保證OTEC系統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來對OTEC系統進行數字仿真,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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