2020 Fiscal Year Research-status Report
Real-Time Optimization Control of a Floating Type Wave Energy Converter
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19K15223
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 波力発電装置 / 非線形モデル予測制御 / 実時間制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
浮体式ポイントアブソーバー型波力発電装置（以下，FPAWEC）に適用可能な非線形モデル予測制御（以下，NMPC）を開発するため，今年度は小型PTO模型を搭載した陸上試験機の試験結果に基づく査読付論文発表を行うと伴に，小型PTO模型を搭載したFPAWEC模型を製作した．また，FPAWEC模型スパー部を外系と完全拘束することでフロート部の上下運動のみを対象とした1自由度系での水槽試験，並びにFPAWEC模型スパー部を前後方向に係留した多自由度系での水槽試験の両方を実施した．さらに，1自由度系での水槽試験結果に基づく査読付論文を投稿し現在査読中である．1自由度系での水槽試験結果から，本研究課題でFPAWECに導入したNMPCに関して以下の知見を得た．
本研究課題のNMPCは，水槽模型に実装した状態で，試行した全ての規則波及び不規則波条件において制御周期50 msの実時間制御を実現し，その発電性能は規則波及び不規則波条件において，既存の制御法の1つであるACL制御と同程度となった.
NMPCは，推力制約を厳しく設定しても試行した全ての規則波及び不規則波条件で安定した制御を実現し，かつ発電性能は抵抗制御よりも優位となった.
NMPCの内部モデルに用いた粘性減衰力係数の推定誤差に対する感度解析の結果，NMPCはACLよりも粘性減衰力係数の推定誤差の影響を受けやすいことが分かった．
NMPCの内部モデルに入力する外力推定誤差に対する感度解析の結果，NMPCは外力推定誤差の増加に伴い発電電力が低下する傾向が見られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
他自由度系WECのモデル化に対して，既存の手法ではNMPCを構成する際の状態変数が多く，実時間制御が困難となることが机上検討により判明した．そこで，多自由度系に適したKane型運動方程式を導入することとし，1年目に予定していたa)シミュレータ開発はKane型運動方程式によるFPAWECのモデル化も含めて3年目前半に行う．
3年目に予定していたFPAWEC模型による水槽試験の一部を2年目中に完了したことから，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．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，Kane型運動方程式によるFPAWECのモデル化に関する査読付論文発表を行うと伴に，FPAWECの水槽試験によるNMPCの総合試験を行う．また，総合試験結果を基にした査読付論文発表も検討する．
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| Causes of Carryover |
今年度に参加を予定していた国際学会が中止となり，旅費分を物品費に振り替えたため残額が生じた．翌年度にも水槽試験を予定しており，水槽試験に向けた消耗品購入費，研究資料購入費，論文掲載料等として予算を執行する予定である．
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