Real-Time Optimization Control of a Floating Type Wave Energy Converter

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15223
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 谷口 友基 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80586678)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 波力発電装置 / 陸上試験機

Outline of Annual Research Achievements

浮体式波力発電装置に適用可能なモデル予測制御（以下，MPC）を開発するため，今年度は模型に組み込み可能な小型PTO模型を設計，開発し，この小型PTO模型を用いて陸上試験機を構築した．
陸上試験機が制御状態における波力発電装置の波浪中運動，採用する制御法毎の制御力変化並びに発電量変化の傾向を捉えることを調査するため，1自由度系に限定した波力発電装置モデルを陸上試験機に実装し，従来制御法としてRL制御とACL制御，MPCの1つとしてC/GMRES法を援用した非線形モデル予測制御の合計3つの制御アルゴリズムを小型PTO模型の制御法として採用して陸上試験を行った．なお，入射波の条件は規則波，及び不規則波の両方を試行した．
規則波中を模擬した試験では，波力発電装置の可動浮体部の応答振幅並びに入射波との位相差が，制御をしない状態と上記3つの制御を採用した状態において，3次元境界要素法に基づく数値計算結果と定量的に一致することを確認した．制御力の応答振幅並びに入射波との位相差，及び発電量についても同様に数値計算結果と定量的に一致することが確認できた．
不規則波中を模擬した試験では，上記3つの制御状態において，可動浮体部の運動，制御力，及び発電電力に関する有義振幅とパワースペクトル密度の計測結果が，本研究の波力発電装置の発電状態を想定する海象条件において，数値計算結果と定量的に一致した．また，不規則波中の平均発電電力の計測結果も上記3つの制御状態において数値計算結果と定性的に一致した．
規則波及び不規則波中の模擬試験の結果から，陸上試験機が制御状態における波力発電装置の波浪中運動，採用する制御法毎の制御力変化並びに発電量変化の傾向を捉えることを確認できた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1年目に予定していたシミュレータ開発に遅れが出ているものの，小型PTO模型を1年目に先行して設計，開発したことで，2年目に予定していたプロトタイプ陸上試験機による実装試験と模型組み込み陸上試験機による実装検証に用いる陸上試験機を完成させることができた．全体的には（2）おおむね順調に進展していると判断している．

Strategy for Future Research Activity

今年度は，1年目に実施予定であった実装MPC制御器によるWECシミュレータの開発を進めるとともに，3年目に実施予定の実装MPC制御器を実装したWECの総合試験に供する水槽模型の設計と製作を行う．

Causes of Carryover

科研費で製作した小型PTO模型に対して入札にて契約業者を選定し，想定額より若干であるが安価に模型製作を発注出来た為，次年度使用額が生じた．
R2年度にも模型設計，製作の必要があるので，僅かな金額であるが，R2年度の模型設計，製作の費用として次年度使用額を充てる予定である．