一种波浪发电的方法和系统技术方案

本申请提供的一种波浪发电的方法和系统，所述方法包括：创建种群并计算种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；将目标函数值按设定顺序排序，并计算隶属度，根据隶属度计算搜索步长；分别计算个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向确定搜索方向；根据搜索步长和搜索方向更新个体位置；将第二个体位置作为第一个体位置迭代地重复上述步骤，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值；将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。可确定个体搜索方向，提高个体全局搜寻能力，使算法避免陷入局部最优解并可得到全局最优解。

A method and system for wave generation

A method and system for wave power provided by the application, the method includes: a first objective function of individual populations and individual positions to create the corresponding value of the element in the population; the objective function value is set according to the order of ranking, and calculate the degree of membership, according to the membership calculation step length; calculate the individual self direction search altruism, direction and motion direction of pre search direction is determined; according to the search step and the search direction of updating the individual position; second individual position as the first individual position iteratively repeat the above steps until the number of iterations reaches a preset value when the end of the iteration, the optimal objective function and the output of the optimal individual position and its corresponding value; the optimal objective function as the value of the mathematical relationship between the optimal damping force damping coefficients of damping force and damping coefficient of average output power in order to achieve maximum power The rate of wave power generation. The individual search direction can be determined to improve the individual global search ability, so that the algorithm avoids the local optimal solution and can get the global optimal solution.

【技术实现步骤摘要】
一种波浪发电的方法和系统
本申请涉及海洋发电领域，特别涉及一种波浪发电的方法和系统。
技术介绍
海洋中蕴藏着巨大能量，依靠较高效率的波浪能量转换器(WEC)，可将其转化为电能供人类利用。如何增加波浪发电系统的输出功率，是波浪发电研究的关键技术。为实现最大波浪能捕获，各种控制策略应运而生。现阶段有智能优化算法，主要以粒子群算法为主，但易使波浪发电系统负载值陷入局部最优，较难得到全局最优解，个体全局搜寻能力一般，波浪发电系统的平均输出功率较低。因此，需要一种能针对遗传算法、粒子群等优化算法存在早熟收敛和全局搜索能力不足的问题，进而提高波浪发电系统的平均输出功率为目标的系统最优负载的波浪发电方法。申请内容本申请的目的是提供一种波浪发电方法和系统，解决了波浪发电系统粒子群算法最优负载求解过程中，存在全局搜索能力不足、难以获得全局最优解的问题。为解决上述技术问题，本申请提供一种波浪发电方法，具体技术方案如下：S1：创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；S2：将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；S3：分别计算所述个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向的随机加权几何平均以确定搜索方向；S4：根据所述搜索步长和所述搜索方向将所述个体由所述第一个体位置更新至第二个体位置；S5：迭代地将所述第二个体位置作为第一个体位置进入S1，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值；S6：将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。其中，所述方法还包括：将所述最优个体位置及其对应的最优目标函数值以集合的形式存储。其中，根据所述隶属度计算搜索步长之前，还包括：通过随机数函数将隶属度均匀分布在设定区间以模拟人类搜索行为的随机性。其中，所述预设值为通过仿真环境结合小型波浪发电系统的数学模型模拟实验得到的预设值。其中，所述方法还包括：根据浮子运动方程以及垂直方向上浮子偏离平衡位置的位移公式得到所述阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式。本申请还提供一种波浪发电的系统，包括：创建模块，用于创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；第一计算模块，用于将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；第二计算模块，用于分别计算所述个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向的随机加权几何平均以确定搜索方向；更新模块，用于根据所述搜索步长和所述搜索方向将所述个体由所述第一个体位置更新至第二个体位置；迭代输出模块，用于将所述第二个体位置作为第一个体位置迭代地转入所述创建模块，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值；代入应用模块，用于将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。其中，所述系统还包括：存储模块，用于将所述最优个体位置及其对应的最优目标函数值以集合的形式存储。其中，所述系统还包括：随机模块，用于通过随机数函数将隶属度均匀分布在设定区间以模拟人类搜索行为的随机性。其中，所述系统还包括：公式计算模块，用于根据浮子运动方程以及垂直方向上浮子偏离平衡位置的位移公式得到所述阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式。本申请所提供的一种波浪发电的方法和系统，所述方法包括：S1：创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；S2：将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；S3：分别计算所述个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向的随机加权几何平均以确定搜索方向；S4：根据所述搜索步长和所述搜索方向将所述个体由所述第一个体位置更新至第二个体位置；S5：迭代地将所述第二个体位置作为第一个体位置进入S1，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值。S6：将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。本申请通过引入人群搜索算法。该算法可确定个体搜索方向，提高个体全局搜寻能力，使算法避免陷入局部最优解并可得到全局最优解。仿真结果表明，与传统粒子群优化算法相比，所提算法收敛速度快，可增加波浪发电系统的平均输出功率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例所提供的一种波浪发电的方法的流程图；图2为本申请实施例所提供的波浪发电系统输出平均功率的曲线图；图3为本申请实施例所提供的一种波浪发电的系统结构示意图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种波浪发电的方法的流程图，具体方案可以如下：S1：创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；创建一个种群，种群中存在设定数量的个体。在此对种群中个体的数量不作限定，具体数值应由本领域技术人员根据实际情况设定。当然，数量越多，寻优能力越强，与此同时计算量也会大大提升。因此，有必要创建一个合适数量个体的种群。创建后，计算种群中各个个体的第一个体位置(即当前位置)对应的目标函数值。而个体的第一个体位置应当是随机的，对于随机的方式不作限定。在此过程中，每个个体的位置矢量维数为1。S2：将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；参见式(1)、式(2)和式(3)：(1)(2)ui＝rand(ui,1)(3)式中，代表第i个个体目标函数值的隶属度；Ni代表此目标函数值排序后的序号；xmin、xmax分别代表目标函数最小值和最大值所处的位置；t代表当前迭代次数；T代表最大迭代次数，ai代表搜索步长。由式(1)可以看出，隶属度与目标函数值的排列顺序直接相关，即最佳位置的隶属度为最大值1，最差位置的隶属度为最小值0.0111。因此需要将种群中所有个体对应的目标函数值按设定顺序排序，再计算其隶属度。通常是按照递减的顺序进行排序。此外，为了模拟人类搜索行为中的随机性，还可以将计算得到的隶属度通过式(2)随机，并均匀分布在设定区间上(隶属度为实数)。例如可以均匀分布在区间[ui,1]上。式(3)是利用隶属度计算搜索步长，即ai。S3：分别计算所述个体的搜寻利己方向di,ego、利他方向di,alt和预动方向di,pro的随机加权几何平均以确定搜索方向；(4)di,ego(t)＝Pi,be本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波浪发电的方法，其特征在于，包括：S1：创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；S2：将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；S3：分别计算所述个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向的随机加权几何平均以确定搜索方向；S4：根据所述搜索步长和所述搜索方向将所述个体由所述第一个体位置更新至第二个体位置；S5：迭代地将所述第二个体位置作为第一个体位置进入S1，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值；S6：将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。

【技术特征摘要】
1.一种波浪发电的方法，其特征在于，包括：S1：创建种群并计算所述种群中个体的第一个体位置对应的目标函数值；S2：将所述目标函数值按设定顺序排序，根据所述设定顺序下的目标函数值计算隶属度，根据所述隶属度计算搜索步长；S3：分别计算所述个体的搜寻利己方向、利他方向和预动方向的随机加权几何平均以确定搜索方向；S4：根据所述搜索步长和所述搜索方向将所述个体由所述第一个体位置更新至第二个体位置；S5：迭代地将所述第二个体位置作为第一个体位置进入S1，直至迭代次数达到预设值时结束迭代，并输出最优个体位置及其对应的最优目标函数值；S6：将所述最优目标函数值作为最佳阻尼力阻尼系数代入阻尼力阻尼系数与输出平均功率的数学关系式中以实现最大功率的波浪发电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述最优个体位置及其对应的最优目标函数值以集合的形式存储。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述隶属度计算搜索步长之前，还包括：通过随机数函数将隶属度均匀分布在设定区间以模拟人类搜索行为的随机性。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设值为通过仿真环境结合小型波浪发电系统的数学模型模拟实验得到的预设值。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据浮子运动方程以及垂直方向上浮子偏离平衡位置的位移公式得到所述阻尼力阻尼系数与输出平均功率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丹琦，杨俊华，邹子君，邱剑洪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44