非线性聚焦波浪合成计算方法及闭环信号处理系统技术方案

本发明专利技术公开一种非线性聚焦波浪合成计算方法及闭环信号处理系统，属于电数字数据处理技术领域，设计提出了一种基于任意给定海况波浪谱的特征，可在不规则背景波中运用非线性聚焦机理生成极限波浪的计算方法，同时引入了激光测距仪测量造波板实际的位移，并通过构建的监测分析系统实时修正伺服电机的驱动信号，矫正造波板的运动，与现有技术相比实现了造波板运动的实时闭环精准调控，合成算法完全基于非线性方法。可用于研究真实海洋环境中极限波浪生成的物理规律，了解其作用于海洋结构物时引起的水动力特性，有利于评估海洋结构物在极端海况中的安全性。海况中的安全性。海况中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
非线性聚焦波浪合成计算方法及闭环信号处理系统


[0001]本专利技术涉及电数字数据处理
，尤其涉及一种非线性聚焦波浪合成计算方法及闭环信号处理系统。

技术介绍

[0002]极端波浪可以在没有任何预警的情况下突然出现在海面上，对船舶、海上平台和可再生能源设备等海洋结构物造成破坏性影响。有很多证据表明这样的极端事件确实可以在自然界中发生，例如Draupner和Andrea事件。
[0003]由于外部环境复杂，即使在同一场风暴中也会形成不同的极端波浪，其牵涉的物理机制很难确定，对应的水动力特性也迥然不同。为了在水池中能重现极端波浪，目前最常用的方法为相位耦合法，这种方法基于新波理论，通过产生不同周期和相位的波，使其在指定的位置和时刻同时达到波面最大值实现波列的叠加，从而产生超级巨浪。此种方法的最大弊端在于其生成机理为线性理论，无法合成非线性机理生成的极端波浪。
[0004]目前，基于三阶准共振的四波相互耦合作用所引起的调制不稳定性可以非常好地契合极端波浪的一些特征。因此，模拟极端波浪的核心结构可以采用薛定谔方程的解析解，其中最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性聚焦波浪合成计算方法，用于实现极端波浪的生成，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据Peregrine呼吸解的理论表达式，反推在聚焦位置上游特定地点处的初始自由表面时程曲线，对应用快速傅里叶变换求得相应的离散波幅谱；S2：采用同样的频率步长来离散连续的目标海况波浪谱，将连续的给定波浪谱转换为离散的波幅谱；S3：判断和的大小关系，根据大小关系得到不规则背景波的对应波幅谱；S4：对波幅谱应用快速逆傅里叶变换计算出背景波的时程曲线；S5：采用线性叠加法实现初始波面的初步合成，合成时程曲线，即：；S6：对合成时间序列应用渐变函数，得到新的时间序列，即：，使新序列前后两端平滑过渡到零；S7：利用对应造波机实测的水力传递函数将步骤S6求得的时间序列转换成造波机的期望运动时程曲线，在理论聚焦位置附近布置波高仪矩阵，实现非线性聚焦波浪的生成。2.根据权利要求1所述的非线性聚焦波浪合成计算方法，其特征在于：还包括非线性聚焦波信号的监测步骤，具体包括以下：S11：利用信号处理系统，将步骤S7中得到的运动时程曲线转换为可驱动丝杠电机运动的数字信号；S12：通过运动控制模块驱动造波板做指定的往复运动，利用激光测距仪记录实际运动位移；S13：在实时位移监测分析系统中对比步骤S12中得到的实际运动位移与步骤S7中得到的期望运动时程曲线所描述的目标运动位移的差异，如果存在误差超过设定的临界值，则进行预警提示，并通过信号处理系统及时对数字信号进行修正，实现造波信号的闭环监测和控制。3.根据权利要求1所述的非线性聚焦波浪合成计算方法，其特征在于：所述的步骤S1中Peregrine呼吸解的理论表达式为：；其中：为载波波幅，为载波频率，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茴栋，陶山山，陈铗恕，史宏达，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：