一种搭载自适应算法的波浪能发电模拟演示器的制作方法

本发明涉及新能源教学实验装置与智能仿真，特别涉及一种搭载自适应算法的波浪能发电模拟演示器。

背景技术：

1、目前市面上的波浪能发电教学演示设备普遍采用固定机械结构与简单电控方案，通常由固定转速的电机驱动推水板产生规则波浪，浮子通过连杆带动微型发电机发电，并通过灯泡或简易电压表显示发电状态。这类设备结构简单、成本较低，广泛应用于中小学新能源科普教学场景。

2、然而，现有技术存在明显缺陷。传统设备只能产生固定频率和固定浪高的规则波浪，无法模拟真实海洋中随机波浪、叠加波浪等复杂工况，仿真度极低。设备不具备智能调控能力，所有参数均为手动设定且无法根据发电效率进行动态调整，实验过程中无法实现工况自主优化与参数迭代。此外，传统教具仅能进行定性演示，缺乏高精度数据采集与定量分析功能，无法支撑严谨的对照实验和科学研究。这些技术瓶颈导致现有设备在教学深度、实验精度和仿真真实性方面严重不足。

3、因此，亟需开发一种能够模拟真实海洋复杂波浪工况、具备智能自适应调控能力、支持高精度数据采集与定量分析的波浪能发电模拟演示器，以满足新能源教学和科研领域对高端仿真实验设备的迫切需求。

技术实现思路

1、为了完善现有的方法及系统，提供了一种搭载自适应算法的波浪能发电模拟演示器，包括：

2、承载基座；

3、水箱，固定安装于承载基座上；

4、波浪生成模块，波浪生成模块的驱动部分设置于水箱外部，波浪生成模块的执行部分延伸至水箱内部，波浪生成模块的被配置为在水箱内的水体中生成波浪；

5、能量捕获模块，包括可漂浮于水箱内水体表面的浮体浮子，能量捕获模块被配置为捕获波浪能量并将波浪能量转换为机械能；

6、发电模块，与能量捕获模块连接，被配置为将机械能转换为电能；

7、数据显示模块，与发电模块电性连接，被配置为采集并显示发电参数；

8、边缘计算智能调控模块，分别与数据显示模块、波浪生成模块和能量捕获模块电性连接；

9、其中，边缘计算智能调控模块内置自适应算法，被配置为从数据显示模块获取实时发电数据，并根据实时发电数据动态优化波浪生成模块的造浪参数和能量捕获模块的能量捕获参数，以实现波浪工况的智能校准与发电效率的最优匹配。

10、在一些实施例中，自适应算法为轻量化深度q网络强化学习算法，被配置为实时采集发电功率、波浪频率和浪高数据，并通过算法迭代运算动态自适应调节波浪生成模块的电机转速和推水板摆幅，以及能量捕获模块的浮子入水深度。

11、在一些实施例中，边缘计算智能调控模块还内置波浪频谱拟合算法，被配置为模拟真实海洋的随机波浪、杂波和/或叠加波浪工况。

12、在一些实施例中，边缘计算智能调控模块还被配置为支持手动模式与智能自适应模式的切换；

13、在手动模式下，允许用户手动调节波浪生成模块的电机转速、偏心轮上连杆的铰接位置以及能量捕获模块的浮子入水深度；

14、在智能自适应模式下，边缘计算智能调控模块依据自适应算法自主调控波浪生成模块和能量捕获模块的参数。

15、在一些实施例中，能量捕获模块还包括支架、竖直导向滑杆以及曲柄-连杆传动机构；

16、支架架设于水箱上方；

17、至少两根竖直导向滑杆垂直固定于支架上，浮体浮子滑动套接于竖直导向滑杆外侧，并可沿竖直导向滑杆上下浮动；

18、浮体浮子上端连接曲柄-连杆传动机构，曲柄-连杆传动机构被配置为将浮体浮子的直线往复运动转化为圆周旋转运动，并传递至发电模块。

19、在一些实施例中，竖直导向滑杆上设有若干定位卡扣，被配置为调整浮体浮子在竖直导向滑杆上的固定位置，从而调节浮体浮子的入水深度。

20、在一些实施例中，自适应算法还被配置为基于实时发电数据自主迭代优化浮体浮子的入水深度参数。

21、在一些实施例中，波浪生成模块包括调速驱动电机、偏心轮、连杆以及摆动推水板；

22、调速驱动电机固定安装于水箱外侧壁，调速驱动电机的输出轴固定连接偏心轮；

23、偏心轮上设有若干径向分布的铰接孔，连杆的一端可拆卸地铰接于其中一个铰接孔处，连杆的另一端铰接摆动推水板；

24、摆动推水板竖直设置于水箱内部；

25、通过选择不同的铰接孔，调节摆动推水板的摆动幅度，从而调节浪高。

26、在一些实施例中，数据显示模块包括电压传感器、电流传感器以及液晶数字显示屏；

27、电压传感器和电流传感器串联接入发电模块的输出回路，电压传感器的信号输出端和电流传感器的信号输出端均连接液晶数字显示屏，被配置为实时显示输出电压和电流数值；

28、电压传感器和电流传感器还连接边缘计算智能调控模块，被配置为向边缘计算智能调控模块提供实时发电数据。

29、在一些实施例中，承载基座为中空盒体结构，承载基座内部收纳电气连接线路和边缘计算智能调控模块；

30、承载基座外侧设置有总电源开关，被配置为控制波浪生成模块、数据显示模块和边缘计算智能调控模块的整体通电启停。

31、本发明提出一种搭载自适应算法的波浪能发电模拟演示器，包括承载基座、水箱、波浪生成模块、能量捕获模块、发电模块、数据显示模块以及边缘计算智能调控模块；波浪生成模块的驱动部分设于水箱外部，执行部分延伸至水箱内部生成波浪；能量捕获模块的浮子漂浮于水面捕获波浪能并转换为机械能，经发电模块转换为电能；数据显示模块采集并显示发电参数；边缘计算智能调控模块内置自适应算法，从数据显示模块获取实时发电数据，动态优化波浪生成模块的造浪参数和能量捕获模块的能量捕获参数。本发明的有益效果在于：通过内置自适应算法实现波浪工况的智能校准与发电效率的最优匹配，能够精准模拟真实海洋复杂波浪工况，具备自主学习和自适应优化能力，支持高精度数据采集与定量分析，显著提升教学实验的仿真度、科学性和智能化水平。

1.一种搭载自适应算法的波浪能发电模拟演示器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述自适应算法为轻量化深度q网络强化学习算法，被配置为实时采集发电功率、波浪频率和浪高数据，并通过算法迭代运算动态自适应调节所述波浪生成模块(3)的电机转速和推水板摆幅，以及所述能量捕获模块(4)的浮子入水深度。

3.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述边缘计算智能调控模块(7)还内置波浪频谱拟合算法，被配置为模拟真实海洋的随机波浪、杂波和/或叠加波浪工况。

4.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述边缘计算智能调控模块(7)还被配置为支持手动模式与智能自适应模式的切换；

5.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述能量捕获模块(4)还包括支架、竖直导向滑杆以及曲柄-连杆传动机构；

6.根据权利要求5所述的演示器，其特征在于，所述竖直导向滑杆上设有若干定位卡扣，被配置为调整所述浮体浮子在所述竖直导向滑杆上的固定位置，从而调节所述浮体浮子的入水深度。

7.根据权利要求5所述的演示器，其特征在于，所述自适应算法还被配置为基于实时发电数据自主迭代优化所述浮体浮子的入水深度参数。

8.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述波浪生成模块(3)包括调速驱动电机、偏心轮、连杆以及摆动推水板；

9.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述数据显示模块(6)包括电压传感器、电流传感器以及液晶数字显示屏；

10.根据权利要求1所述的演示器，其特征在于，所述承载基座(1)为中空盒体结构，所述承载基座(1)内部收纳电气连接线路和所述边缘计算智能调控模块(7)；