机器人的原则，帮助更好的吸收功率的波能转换器的海浪
相比于风能、太阳能、波浪能保持相对昂贵且难以捕捉，但从Sandia国家实验室的工程师们正在改变，从其他行业汲取灵感。
Sandia国家实验室的水电工程师Giorgio Bacelli，左，Dave Patterson，中心，和Sandia的波能转换器浮标Ryan Coe。（Randy Montoya的照片）PCBA加工
实验室的工程团队设计，建模和测试控制系统，使动力波能转换器可以从海浪的吸收量，使波浪能发电更便宜。该团队应用经典控制理论、机器人技术和航空航天工程设计原则来提高变流器的效率。
一个由能源部资助的水动力技术公司多年的项目中，来自桑迪亚的水电项目工程师使用相结合的建模和实验测试的改进如何波能转换器的动作和反应在海洋中捕获波浪能的同时也在考虑如何提高在恶劣的海洋环境的装置弹性。
“我们正在努力创造的方法和技术，民营企业可以利用创建的波能装置，将使他们的电力出售给美国电网以有竞争力的价格，“桑迪亚国家实验室的工程师Ryan Coe说。“通过从同一设备中获得更多的能量，我们可以降低设备的能源成本。”；
波能转换器的先进控制增加了能量吸收。
Sandia的波能转换器是一个汽车大吨的海洋浮标，传感器和一个建在缩小尺寸的测试环境下机载计算机。商业波能转换器可以是大的，通常是一组设备的一部分，像一个有多个涡轮机的风电场。
Coe说：“这些设备可能在外海和深水区，可能在海岸线50至100英里处。”。“一系列波浪能量转换器，可能是100个设备，连接到水下传输线，将波能量返回岸上消耗在电网上。”
从海浪捕捉能量，波能转换器的动作和鲍勃在水中，吸收功率时产生的波浪浮标的力量。桑迪亚先前的测试研究模型如何设备搬到海洋环境创造一个其器件数值模型。
使用他们去年秋天开发和验证的模型，团队编写并应用了多种控制算法，看看转换器是否能捕获更多的能量。
“一个控制算法是一套规则，你写提示动作或根据传入的测量多个动作，“桑迪亚国家实验室的工程师Giorgio Bacelli说。装置上的传感器测量浮标船体上的位置、速度和压力，然后在马达中产生力或力矩。这一动作改变了浮标的动态响应，使浮标在入射波的频率上产生共振，从而最大限度地吸收可吸收的功率。
控制系统使用反馈回路，通过每秒测量1000次来响应设备的行为，以不断调整浮标的响应以适应波浪的变化。该团队为浮标开发了多种控制算法，然后测试哪种控制系统能获得最好的结果。
“控制是一个相当大的领域，“桑迪亚国家实验室的工程师Dave Patterson说。你可以操作任何东西，从飞机到汽车，再到步行机器人。不同的控件将对不同的机器更好地工作，所以这个项目的很大一部分是弄清楚哪种控制算法有效，以及如何设计你的系统以最大程度地利用这些控制。
Bacelli说，在控制算法的主要目标是最大限度地波浪浮标之间的能量传递，被应用到设备量的应力也必须考虑。
“共振还强调整个设备的结构，并扩大设备的使用寿命，我们需要平衡的压力进行，”Bacelli说。“设计和使用一个控制系统有助于在最大限度地吸收功率的同时，找到负载与压力之间的最佳平衡，而且我们已经看到，我们的系统可以做到这一点。”
理论在海军的世界级波浪坦克中成为现实。
从数值模拟结果与控制算法具有很大的潜力，所以他们的转换器的美国海军机动和航海设施在贝塞斯达，马里兰州的卡德洛克部，在八月在海洋环境下测试新的控制方法。波浪水槽设施有360英尺长，240英尺宽，有一个造波器，可以产生精确测量的波浪，每次模拟数小时的海洋环境。桑迪亚用水槽模拟一个全尺寸的海洋环境的俄勒冈海岸，但缩小到1／第二十的典型的海浪的大小相匹配的设备。
“波可以产生和重复性优秀的准确性，”Bacelli说。“每次重现相同条件的能力使我们能够进行非常有意义的实验。”
团队进行了基线测试，以了解转换器是如何通过一个简单的控制系统来指导其动作和动作的。然后他们进行了一系列的测试来研究他们设计的各种控制算法是如何影响设备吸收能量的能力的。
“今年，该装置可以向前，向后，向上和向下，乐为了在入射波频率产生共鸣，”Bacelli说。“所有的自由度都被驱动了，这意味着每个方向都有马达可以移动。在测试过程中，我们能够在每一种模式中吸收能量，我们能够更精确地模拟海上设备的运行情况。控制算法能使波能转换器在没有控制系统的情况下吸收能量的两倍多。
该小组正在分析测试数据，并考虑进一步改进控制系统以最大限度地实现能量转移的方案。
关于Sandia国家实验室
Sandia国家实验室是一个由Sandia公司国家技术和工程解决方案的多任务操作的实验室，一个霍尼韦尔国际公司的全资子公司，为能源部国家核安全局美国。Sandia实验室已经在核威慑，主要的研究和发展的责任，全球安全，国防，能源技术和经济竞争力，在阿尔伯克基、新墨西哥和利弗莫尔的主要设施，加利福尼亚。