[发明专利]一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方法

权利要求书

1.一种波浪能装置参数配置的寻优系统，以MATLAB语言和Windows批处理命令编写，包括：

MA-System，是根据波浪能装置的具体形式而构建出的MATLAB、AQWA和APDL的联合仿真系统，进行仿真模型建立、数据读入输出、水动力计算、获能数据输出，并计算出所述波浪能装置的平均发电功率；以及

寻优运算系统，将所述MA-System的计算结果与智能寻优算法相结合，计算出平均发电功率最大的波浪能装置所对应的参数。

2.根据权利要求1所述的波浪能装置参数配置的寻优系统，其特征在于，

所述MA-System包括：

参数输入模块，根据所述波浪能装置的具体形式，通过MATLAB定义并输入用于控制模型和仿真计算的参数变量，所述参数变量至少包括：波浪条件、计算步长及步数、荷载大小及施加方式、浮体结构参数、浮体个数及阵列排布、重力加速度、海水密度和海域水深；

模型生成模块，以APDL软件建模命令流的格式将所述参数变量中的浮体结构参数、浮体个数及阵列排布写入第一数据文档，APDL软件读取所述第一数据文档中的建模命令流后完成模型创建，并至少将模型网格节点数据和水动力计算单元数据保存至第二数据文档；

AQWA求解模块，包括：基于AQWA软件计算出频域计算结果的频域计算单元、和基于AQWA软件及所述频域计算结果计算出时域计算结果的时域计算单元；以及

数据处理模块，读取存储有所述时域计算结果的数据文档中所包含的浮体运动位移和运动速度的时程数据，根据时程数据和PTO阻尼力计算浮体瞬时功率时程和平均功率，并输出。

3.根据权利要求2所述的波浪能装置参数配置的寻优系统，其特征在于，

所述频域计算单元中，以AQWA软件频域计算输入文档的格式将频域分析数据写入第三数据文档，使AQWA软件读取所述第三数据文档进行频域分析，并将分析结果存储于第四数据文档；所述频域分析数据包括：所述参数变量中的重力加速度、海水密度和海域水深；根据所述浮体结构参数而自动计算的浮体重量、转动惯量和重心位置；所述第二数据文档中的模型网格节点数据和水动力计算单元数据；

所述时域计算单元中，以AQWA软件时域计算输入文档的格式至少将波浪条件、计算步长及步数、荷载大小及施加方式写入第五数据文档，在读入所述第四数据文档的基础上，使AQWA软件读取所述第五数据文档进行时域分析，并将分析结果存储于第六数据文档。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的波浪能装置参数配置的寻优系统，其特征在于，所述智能优化算法为遗传优化算法。

5.根据权利要求4所述的波浪能装置参数配置的寻优系统，其特征在于，

所述寻优运算系统包括：

寻优参数变量选择模块，在所述MA-System中输入的参数变量中选择至少一项作为寻优参数变量，保持其他参数变量不变；

初始种群生成模块，对所述寻优参数变量进行编码，根据不同变量的取值范围确定相应的编码长度，并集成于同一个体编码串，生成多个不同个体编码串，组成遗传优化算法的初始种群；

目标函数生成模块，调用所述MA-System计算出所述初始种群中不同个体的平均发电功率作为个体的目标函数，并将各个体的相关获能数据输出至第七数据文档；

适应度函数确定模块，通过使所述目标函数最大化，确定适应度函数；

遗传寻优运算模块，在种群中通过所述适应度函数选择优质个体而淘汰劣质个体，循环筛选直至达到遗传代数，将最终遗传种群中的个体作为最优个体；以及

最优参数输出模块，将所述最优个体作为所述波浪能装置发电功率最大的结构参数而输出。

6.一种波浪能装置参数配置的寻优方法，包括以下步骤：

步骤1），根据波浪能装置的具体形式，构建作为MATLAB、AQWA和APDL的联合仿真系统的MA-System，计算出所述波浪能装置的平均发电功率；

步骤2），将所述MA-System和智能寻优算法相结合，计算出平均发电功率最大的波浪能装置所对应的结构参数。