風(fēng)箏發(fā)電具有發(fā)電成本低、發(fā)電效率高、環(huán)保等優(yōu)勢(shì),對(duì)高空風(fēng)箏發(fā)電裝置及其發(fā)電技術(shù)的研究在高空風(fēng)能利用領(lǐng)域具有重要的意義。為了保證高空風(fēng)箏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效地運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)發(fā)電任務(wù),對(duì)風(fēng)箏飛行軌跡的優(yōu)化和跟蹤控制律的設(shè)計(jì)是本領(lǐng)域研究的關(guān)鍵。本文以yo-yo式高空風(fēng)箏發(fā)電裝置為研究對(duì)象,研究了其飛行過程最優(yōu)參考軌跡的計(jì)算及實(shí)時(shí)優(yōu)化跟蹤控制問題。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1)為了研究高空風(fēng)箏yo-yo裝置的運(yùn)動(dòng)軌跡特性,分別建立空間運(yùn)動(dòng)軌跡模型和平面運(yùn)動(dòng)軌跡模型,在牽引繩索長(zhǎng)度不變、勻速伸長(zhǎng)和勻加速伸長(zhǎng)三種變化狀態(tài)下,分析了繩索長(zhǎng)度變化對(duì)于風(fēng)箏運(yùn)動(dòng)軌跡的影響,通過對(duì)飛行軌跡的仿真得出風(fēng)箏發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)開環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng),且兩種模型在縱平面內(nèi)的飛行軌跡和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)一致,證明了空間運(yùn)動(dòng)軌跡建模的準(zhǔn)確性。2)為了得到高空風(fēng)箏發(fā)電裝置滿足約束和發(fā)電量最大的最優(yōu)參考軌跡,分別對(duì)風(fēng)箏開放式發(fā)電軌跡和閉合式發(fā)電軌跡進(jìn)行軌跡設(shè)計(jì)與優(yōu)化。通過對(duì)軌跡優(yōu)化問題的求解時(shí)間、對(duì)初值的敏感度和平均發(fā)電功率三個(gè)方面對(duì)比分析了直接多重打靶法(MSM)和Radau偽譜法(RPM)在高空風(fēng)箏發(fā)電軌跡優(yōu)化問題的適用性,得出RPM更適...

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高空風(fēng)箏牽引發(fā)電裝置國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高空風(fēng)箏牽引發(fā)電模型研究進(jìn)展
        1.2.3 高空風(fēng)箏軌跡優(yōu)化與控制問題研究現(xiàn)狀
        1.2.4 高空風(fēng)箏發(fā)電技術(shù)發(fā)展展望
    1.3 本文主要內(nèi)容及文章結(jié)構(gòu)
2 高空風(fēng)箏裝置動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 引言
    2.2 Yo-yo裝置坐標(biāo)系的建立和基本假設(shè)
        2.2.1 基本坐標(biāo)系
        2.2.2 基本假設(shè)
    2.3 Yo-yo裝置空間運(yùn)動(dòng)軌跡模型
        2.3.1 重力
        2.3.2 氣動(dòng)力
        2.3.3 繩索的氣動(dòng)阻力與牽引力
        2.3.4 Yo-yo裝置空間運(yùn)動(dòng)軌跡模型
    2.4 Yo-yo裝置平面運(yùn)動(dòng)軌跡模型
    2.5 風(fēng)速模型
    2.6 模型仿真與結(jié)果分析
    2.7 本章小結(jié)
3 高空風(fēng)箏發(fā)電裝置的軌跡設(shè)計(jì)與軌跡優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 高空風(fēng)箏發(fā)電裝置的周期性軌跡設(shè)計(jì)
        3.2.1 風(fēng)箏發(fā)電開放式軌跡設(shè)計(jì)
        3.2.2 風(fēng)箏發(fā)電閉合式軌跡設(shè)計(jì)
    3.3 高空風(fēng)箏發(fā)電裝置最優(yōu)控制模型
        3.3.1 風(fēng)箏開放式軌跡最優(yōu)控制模型
        3.3.2 風(fēng)箏閉合式軌跡最優(yōu)控制模型
    3.4 高空風(fēng)箏發(fā)電裝置的軌跡優(yōu)化
        3.4.1 直接多重打靶法
        3.4.2 Radau偽譜法
        3.4.3 閉合式發(fā)電軌跡求解結(jié)果
        3.4.4 開放式發(fā)電軌跡求解結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
4 高空風(fēng)箏發(fā)電裝置的軌跡跟蹤控制
    4.1 引言
    4.2 高空風(fēng)箏船舶牽引裝置的軌跡控制
    4.3 非線性模型預(yù)測(cè)控制算法
        4.3.1 模型預(yù)測(cè)控制的背景和發(fā)展
        4.3.2 非線性模型預(yù)測(cè)控制的基本原理
        4.3.3 非線性模型預(yù)測(cè)控制的穩(wěn)定性與魯棒性
    4.4 基于NMPC的高空風(fēng)箏發(fā)電裝置軌跡跟蹤控制
        4.4.1 高空風(fēng)箏船舶牽引裝置的軌跡實(shí)時(shí)跟蹤控制
        4.4.2 風(fēng)箏閉合式發(fā)電軌跡跟蹤NMPC問題表述
        4.4.3 高空風(fēng)箏閉合式發(fā)電優(yōu)化軌跡的實(shí)時(shí)跟蹤控制
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3765214