專利名稱：一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置的制作方法
CN 102536618 A一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬能源轉(zhuǎn)換模擬裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置。
背景技術(shù)：
作為水域場模擬參數(shù)中重要一個(gè)環(huán)節(jié)的便是模擬波浪的形成。正像人們所熟知的那樣，在海洋、江海湖泊中，波浪所存儲(chǔ)的能量是非常之巨大。
為了獲需這些能量為民所用，在不改變水域外部環(huán)境的條件下，將這些波浪能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，造福于人類，這是波浪換能裝置的核心內(nèi)容，然而要研發(fā)、設(shè)計(jì)這種裝置，必須在人工的條件下創(chuàng)建一種模擬的波浪環(huán)境、在水域中具有能設(shè)定參數(shù)的波浪，以滿足波浪能換能器的設(shè)計(jì)需求。
建造一個(gè)可設(shè)置波浪參數(shù)的，具有可控可調(diào)節(jié)的水域波浪環(huán)境成為一種必需，當(dāng)改變一些設(shè)定值后，波浪將隨之發(fā)生變化，在波浪產(chǎn)生后的若干時(shí)序內(nèi)，波浪的特質(zhì)參數(shù)將趨于穩(wěn)定，因此，將波浪換能裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)變?yōu)榭赡堋．?dāng)波浪換能裝置有持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化需求時(shí)，穩(wěn)定并可控的波浪外部環(huán)境為設(shè)計(jì)者提供了極大的方便。
波浪的形成和控制過程又分成了二種不同的狀態(tài)，即靜態(tài)水域型和動(dòng)態(tài)水域型。 在不同的水域場中，波浪對(duì)波浪能換能裝置所產(chǎn)生的影響，將被設(shè)計(jì)者以數(shù)值的形式加以量化，因此，波浪狀態(tài)的穩(wěn)定條件將決定了設(shè)計(jì)過程的可靠性和穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可設(shè)置波浪參數(shù)的，具有可控可調(diào)節(jié)的水域波浪環(huán)境的模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，為波浪能換能裝置的設(shè)計(jì)提供極大的方便。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，波浪模擬系統(tǒng)的水域場、變頻驅(qū)動(dòng)器、推波擋板、波浪能檢測裝置和計(jì)算機(jī)，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場的一端安裝有推動(dòng)盤和推波擋板，所述的推波擋板被偏置地安裝于推動(dòng)盤上，推波擋板的中心轉(zhuǎn)軸水平安裝于波浪模擬系統(tǒng)的水域場的兩側(cè)，所述的推動(dòng)盤依次與變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變頻驅(qū)動(dòng)器和計(jì)算機(jī)相連，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場內(nèi)放置有波浪傳感器和波浪能檢測裝置。
所述的變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)為帶有變速機(jī)構(gòu)的變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
所述的計(jì)算機(jī)是由DSP+FPGA構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，接收的波浪參數(shù)指令，輸出至變頻驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)變頻驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行后，將采集波浪傳感器的實(shí)際測得值，進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，用以調(diào)整輸出，修改波浪參數(shù)值。
有益效果
本發(fā)明是一種可設(shè)置波浪參數(shù)的、具有可控可調(diào)節(jié)的水域波浪環(huán)境的模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，當(dāng)改變一些設(shè)定值后，波浪將隨之發(fā)生變化，在波浪產(chǎn)生后的若干時(shí)序內(nèi)， 波浪的特質(zhì)參數(shù)將趨于穩(wěn)定，由于能做到這點(diǎn)，因此，將波浪換能裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)變?yōu)榭赡?。?dāng)波浪換能裝置有持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化需求時(shí)，本發(fā)明為波浪能換能裝置的設(shè)計(jì)提供極大的方便。本發(fā)明整個(gè)操作過程簡單穩(wěn)定可靠，當(dāng)設(shè)置一個(gè)指定的波浪能數(shù)值后，在很短的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)就進(jìn)入穩(wěn)定的模擬運(yùn)行環(huán)境。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制原理圖。
圖3為本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
如圖1-3所示，包括波浪模擬系統(tǒng)的水域場I、變頻驅(qū)動(dòng)器6、推波擋板4、波浪能檢測裝置9和計(jì)算機(jī)7，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場I的一端安裝有推動(dòng)盤3和推波擋板 4，所述的推波擋板4被偏置地安裝于推動(dòng)盤3上，推波擋板4的中心轉(zhuǎn)軸水平安裝于波浪模擬系統(tǒng)的水域場I的兩側(cè)，所述的推動(dòng)盤3依次與變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、變頻驅(qū)動(dòng)器6和計(jì)算機(jī)7相連，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場I內(nèi)放置有波浪傳感器8和波浪能檢測裝置9。
下面對(duì)照附圖詳細(xì)說明每個(gè)部件的作用
波浪模擬系統(tǒng)的水域場I、造波的載體水源。
波浪2，在波浪推動(dòng)擋板的作用下，產(chǎn)生一定量的波浪。
推動(dòng)盤3，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)此推動(dòng)盤往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推波擋板的運(yùn)動(dòng)。
推波擋板4，是產(chǎn)生波浪的能量直接傳遞裝置。
帶有變速機(jī)構(gòu)的變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，該電機(jī)具有可變速、可調(diào)速功能，在變頻驅(qū)動(dòng)器的控制下，將依照給定的推板速度運(yùn)行。
變頻驅(qū)動(dòng)器6，該驅(qū)動(dòng)器將根據(jù)計(jì)算機(jī)給出的調(diào)速參數(shù)，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的調(diào)節(jié)控制板的變頻處理，依照了給定的值，使控制電機(jī)穩(wěn)定在給定的轉(zhuǎn)速值上運(yùn)行。
DSP+FPGA構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7，將接收操作員給予的波浪參數(shù)指令，輸出至變頻驅(qū)動(dòng)器6，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行后，將采集波浪傳感器的實(shí)際測得值，進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，用以調(diào)整輸出，修改波浪參數(shù)值。(原理圖見附圖2)
波浪傳感器8，其負(fù)責(zé)將波浪的能量采集檢測后傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。
波浪能檢測裝置9，本區(qū)域?yàn)楣ぷ髌脚_(tái)區(qū)域。所需要波浪環(huán)境的換能裝置在這里將得到給定的、穩(wěn)定波浪能，用于設(shè)計(jì)新的波浪能換能裝置或優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)等等。
本發(fā)明的工作過程是這樣的。
整個(gè)裝置分成二大區(qū)域
(I)、造波設(shè)備區(qū)域(波浪能發(fā)生)
該區(qū)域主要是為產(chǎn)生波浪能的設(shè)備而設(shè)置。
(2)、模擬波浪能工作區(qū)域
該區(qū)域就是所謂的工作模擬試驗(yàn)平臺(tái)，被測的波浪換能裝置將在這個(gè)環(huán)境中，在設(shè)定的參數(shù)的環(huán)境條件下運(yùn)行。
當(dāng)操作者(波浪換能裝置的設(shè)計(jì)者或操作工)在計(jì)算機(jī)上設(shè)定所需的波浪能后， 計(jì)算機(jī)首先將進(jìn)行指數(shù)的量化轉(zhuǎn)移，變成變頻驅(qū)動(dòng)裝置6能接受的數(shù)值信號(hào)。
在此信號(hào)的給定后，變頻驅(qū)動(dòng)器將產(chǎn)生電機(jī)旋轉(zhuǎn)的調(diào)速運(yùn)行功率電能，將使變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)后將帶動(dòng)推動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)3，由于推波擋板是被偏置地安裝于推動(dòng)盤3上， 而且其中心位置能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，推動(dòng)盤3旋轉(zhuǎn)后帶動(dòng)推波擋板的前后位置移動(dòng)(也有上下分量的運(yùn)動(dòng))，產(chǎn)生了波浪能。
此時(shí)，波浪傳感器將采集到的波浪能信息傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)行調(diào)整，然后反復(fù)上述的過程，直到產(chǎn)生的波浪能趨于穩(wěn)定，將穩(wěn)定在操作者給予的設(shè)定值。
當(dāng)波浪能穩(wěn)定后，在本裝置的工作區(qū)域(即9的位置)，波浪能換能裝置的設(shè)計(jì)與調(diào)試工作就能得以進(jìn)行。
不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的波浪能模擬運(yùn)行環(huán)境是直接為波浪能設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)必不可少的設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)平臺(tái)，在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)過程中，由于其波浪能、水流能的環(huán)境可復(fù)制，因此，為該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)者提供了一種業(yè)內(nèi)不可缺少的模擬試驗(yàn)平臺(tái)。
由于該系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬操作的方法，因此，整個(gè)操作過程簡單穩(wěn)定可靠，當(dāng)設(shè)置一個(gè)指定的波浪能數(shù)值后，在很短的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)就進(jìn)入穩(wěn)定的模擬運(yùn)行環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，包括波浪模擬系統(tǒng)的水域場(I)、變頻驅(qū)動(dòng)器(6)、 推波擋板(4)、波浪能檢測裝置(9)和計(jì)算機(jī)(7)，其特征在于所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場(I)的一端安裝有推動(dòng)盤(3)和推波擋板(4)，所述的推波擋板(4)被偏置地安裝于推動(dòng)盤(3)上，推波擋板(4)的中心轉(zhuǎn)軸水平安裝于波浪模擬系統(tǒng)的水域場(I)的兩側(cè)，所述的推動(dòng)盤(3)依次與變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)、變頻驅(qū)動(dòng)器(6)和計(jì)算機(jī)(7)相連，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場(I)內(nèi)放置有波浪傳感器(8)和波浪能檢測裝置(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，其特征在于所述的變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)為帶有變速機(jī)構(gòu)的變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)(7)是由DSP+FPGA構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，接收的波浪參數(shù)指令，輸出至變頻驅(qū)動(dòng)器(6)， 當(dāng)變頻驅(qū)動(dòng)器(6)運(yùn)行后，將采集波浪傳感器(8)的實(shí)際測得值，進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，用以調(diào)整輸出，修改波浪參數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬波浪的閉環(huán)控制裝置，包括波浪模擬系統(tǒng)的水域場(1)、變頻驅(qū)動(dòng)器(6)、推波擋板(4)、波浪能檢測裝置(9)和計(jì)算機(jī)(7)，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場(1)的一端安裝有推動(dòng)盤(3)和推波擋板(4)，所述的推波擋板(4)被偏置地安裝于推動(dòng)盤(3)上，推波擋板(4)的中心轉(zhuǎn)軸水平安裝于波浪模擬系統(tǒng)的水域場(1)的兩側(cè)，所述的推動(dòng)盤(3)依次與變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)、變頻驅(qū)動(dòng)器(6)和計(jì)算機(jī)(7)相連，所述的波浪模擬系統(tǒng)的水域場(1)內(nèi)放置有波浪傳感器(8)和波浪能轉(zhuǎn)換裝置(9)。本發(fā)明整個(gè)操作過程簡單穩(wěn)定可靠，當(dāng)設(shè)置一個(gè)指定的波浪能數(shù)值后，在很短的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)就進(jìn)入穩(wěn)定的模擬運(yùn)行環(huán)境。
文檔編號(hào)F03B15/00GK102536618SQ201110444029
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者帥鴻元, 陸政德 申請(qǐng)人:上海瑞華(集團(tuán))有限公司