(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110246608.2 (22)申请日 2021.03.05 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112949188 A (43)申请公布日 2021.06.11 (73)专利权人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 曹飞飞　韩蒙　史宏达　龚昊翔　 朱凯　韩治　赵致磊　江小强　 (74)专利代理 机构 上海瀚桥专利代理事务所 (普通合伙) 31261 专利代理师 曹芳玲　邹蕴 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)G06N 3/12(2006.01) G06F 111/06(2020.01) (56)对比文件 CN 105447256 A,2016.0 3.30 CN 105335784 A,2016.02.17 冯伟.类海 蟒式波浪俘能装置半物理实验系 统的研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据 库(硕士) 基础科 学辑》 .2017,(第2期),第9- 35 页. 冯伟.类海 蟒式波浪俘能装置半物理实验系 统的研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据 库(硕士) 基础科 学辑》 .2017,(第2期),第9- 35 页. 审查员 王艳涛 (54)发明名称 一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方 法 (57)摘要 本发明提供一种波浪能装置参数配置的寻 优系统及方法， 以MATLAB语言和Windows批处理 命令编写， 包括： MA ‑System， 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 算出波浪能装置的平均发电功率； 以及寻优运算 系统， 将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。 根据本发明， 在大量数据分析基 础上采用智能优化算法进行全自动寻优操作， 对 单个波浪能装置或者多个阵列布置波浪能装置 进行获能功率影响参数分析简单高效地寻找到 具体海域条件下发电功率最大的波浪能装置结 构参数配 置。 权利要求书3页 说明书10页 附图4页 CN 112949188 B 2022.11.18 CN 112949188 B 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； 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： 至少根据所述参数变量基于AQWA软件及所述第二数据文档计算 出频域计算结果的频域计算单元、 和至少根据所述参数变量基于A QWA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。 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； 和所述第二数据文档 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。 3.根据权利要求1或2所述的波浪能装置参数配置的寻优系统， 其特征在于， 所述智能 寻优算法为遗传优化 算法。 4.根据权利要求3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权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 112949188 B 2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。 5.一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； 所述步骤1） 包括： 步骤1‑1） ， 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； 步骤1‑2） ， 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； 步骤1‑3） ， 包括： 至少根据所述参数变量基于AQWA软件计及所述第二数据文档算出频 域计算结果的频域计算单元、 和至少根据所述参数变量基于A QWA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 步骤1‑4） ， 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。 6.根据权利要求5所述的波浪能装置参数配置的寻优方法， 其特 征在于， 步骤1‑3‑1） ， 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； 和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； 以及 步骤1‑3‑2） ， 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。 7.根据权利要求5所述的波浪能装置参数配置的寻优方法， 其特 征在于， 所述步骤2） 包括： 步骤2‑1） ， 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； 步骤2‑2） ， 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， 生成多个不同的个体编 码串， 组成遗传 优化算法的初始种 群；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 112949188 B 3