The development of optimal control strategies for cyclorotor wave energy converters (WECs) is at an early stage. In this paper, we present new methods and solutions for optimal pitch and/or rotational velocity control strategies for different configurations of cyclorotor-based WECs, in both monochromatic and panchromatic waves. The cyclorotor is modelled with the use of an approximate two-dimensional mathematical model, where hydrofoils are approximated as point source vortices in potential waves. The goal of the developed control strategy is to determine the optimal velocity profile, and/or pitch angle variations, for maximum energy conversion, in terms of generated mechanical shaft power. The solutions, obtained with the use of spectral methods, show a clear benefit in using a variable velocity for cyclorotors with either one or two hydrofoils, in monochromatic waves, with a typical increase in energy capture of 30-40%, while the optimal pitching did not significantly increase the value of the absorbed wave energy. We also present control results for panchromatic waves, assuming all the properties of incoming wave packages, within a 10 s time interval, are known. The obtained solutions have shown significant benefit in joint optimal pitch and velocity control, especially in the case of panchromatic waves. It has been also shown that successful implementation of cyclorotor control strategies requires optimal configuration of the static characteristics of the cyclorotor. In conclusion, we discuss the optimal control benefits and highlight problems which must be solved for further successful development of these control strategies.

中文翻译：

---

旋翼波能装置的螺距和转速优化控制

旋翼波能转换器 (WEC) 优化控制策略的开发处于早期阶段。在本文中，我们提出了新的方法和解决方案，用于在单色和全色波中针对基于旋翼的 WEC 的不同配置的最佳俯仰和/或旋转速度控制策略。旋翼机使用近似二维数学模型建模，其中水翼近似为势波中的点源涡流。开发的控制策略的目标是确定最佳速度分布和/或俯仰角变化，以实现最大能量转换，就产生的机械轴功率而言。使用光谱方法获得的解决方案显示了对具有一个或两个水翼的旋翼旋翼使用可变速度的明显好处，在单色波中，能量捕获的典型增加 30-40%，而最佳俯仰并没有显着增加吸收波能量的值。我们还给出了全色波的控制结果，假设在 10 秒的时间间隔内传入波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。能量捕获的典型增加为 30-40%，而最佳俯仰并没有显着增加吸收波能量的值。我们还给出了全色波的控制结果，假设在 10 秒的时间间隔内传入波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。能量捕获的典型增加为 30-40%，而最佳俯仰并没有显着增加吸收波能量的值。我们还给出了全色波的控制结果，假设在 10 秒的时间间隔内传入波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。而最佳俯仰并没有显着增加吸收波能量的值。我们还给出了全色波的控制结果，假设在 10 秒的时间间隔内传入波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。而最佳俯仰并没有显着增加吸收波能量的值。我们还给出了全色波的控制结果，假设在 10 秒的时间间隔内传入波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。假设在 10 秒的时间间隔内，入射波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。假设在 10 秒的时间间隔内，入射波包的所有属性都是已知的。获得的解决方案在联合优化俯仰和速度控制方面显示出显着的优势，特别是在全色波的情况下。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。还表明，成功实施旋翼控制策略需要优化配置旋翼的静态特性。总之，我们讨论了最优控制的好处，并强调了进一步成功开发这些控制策略必须解决的问题。