波浪发电系统中的混沌运动分析和功率优化控制研究

《波浪发电系统中的混沌运动分析和功率优化控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东工业大学工学硕士学位论文(工学硕士)波浪发电系统中的混沌运动分析和功率优化控制研究蔡浩然二0一八年六月分类号:TM313,O415.5,O231.2学校代码：11845UDC密级公开学号：2111504003广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)波浪发电系统中的混沌运动分析和功率优化控制研究蔡浩然指导教师姓名、职称：杨俊华教授专业或领域名称：电气工程学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：2018年6月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyforth

2、eDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)ResearchonChaoticMotionAnalysisandPowerOptimizationControlinWavePowerGenerationSystemCandidate:CaiHaoranSupervisor:Prof.YangJunhuaJune.2018SchoolofAutomationGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,51

3、0006摘要摘要随着世界经济的飞速发展，世界各国对能源的需求日益激增。海洋波浪能作为一种有待开发的新能源，吸引着国内外大量专家和学者的不断研究与探索，存在广阔的应用前景。海洋中蕴藏着丰富的各种形式的能量，能够为人类提供充足的可再生清洁能源。波浪能变化幅度小、能量密度高、可预测性较好，具有极高的开发潜力与利用价值。混沌理论研究是20世纪继相对论和量子力学后的重大发现和里程碑。混沌是自然界中最基本的运动形态之一，是确定性与概率性的辩证与统一。它揭示了自然界和人类社会中普遍存在的复杂性：有序与无序的统一，确定性与概率性的统一，

4、在很大程度上开拓了人们的视野，加深了对客观世界的认识。混沌广泛存在于自然界的一切事物中，并且可同步可控制，其理论可广泛应用于各个工程领域中。通过介绍混沌理论的基本概念，并采用Wolf法编写最大Lyapunov指数的计算程序，并进行混沌行为的仿真，验证了永磁直线同步电机(PMLSM)中混沌现象的存在。结合稳定性的基础理论，根据平衡点的定义，从Lyapunov稳定性定理的角度，设计反步设计方法解决永磁同步直线电机的混沌控制问题。针对含有未知参数情况，提出解耦模型下的自适应反步混沌控制策略，在线自适应更新系统参数，降低了系统对

5、参数的依赖性，保证永磁同步直线电机系统的稳定运行。考虑波浪发电系统有可能使用双馈感应电机(DFIG)或无刷双馈电机(BDFM)作为发电设备，而混沌现象广泛存在于自然界的一切事物中。针对DFIG和BDFM，依次进行建模分析，证明其混沌现象的存在。提出解耦自适应反步控制法对DFIG系统进行了混沌抑制和状态跟踪，使DFIG系统能够高效、稳定地运行；分析BDFM系统由稳态经倍周期分岔和霍普分岔过渡到混沌的转迁过程，为提高BDFM发电机系统在波浪发电系统中各种恶劣复杂工况下的安全稳定性能提供了理论依据。以PMLSM作为发电设备，分

6、析波浪发电系统的最优功率捕获原理，采用双自由度法构造最大功率传输条件。针对随机海浪，采用傅里叶分析法进行功率优化，并采用反步设计法控制电机状态，实现波浪发电系统的最大波浪能捕获控制。关键词：波浪发电；永磁直线同步电机；混沌理论；自适应反步法；功率优化。I广东工业大学硕士学位论文ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheworldeconomy,thedemandforenergyisincreasingrapidlyallovertheworld.Oceanwaveenergy,asanew

7、energytobedeveloped,attractsalotofexpertsandscholarsathomeandabroad.Theoceanisrichinvariousformsofenergy,anditcanprovideenoughrenewableandcleanenergyformankind.Waveenergyhassmallamplitude,highenergydensityandgoodpredictability.Ithashighdevelopmentpotentialandutil

8、izationvalue.ChaostheoryisamajordiscoveryandlandmarkintwentiethCenturyfollowingrelativityandquantummechanics.Chaosisoneofthemostbasicformsofmotioninnature.Itis