06 Fakultät Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie

Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/7

Browse

Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für FlugzeugbauPublication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Master)

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Development of a model predictive controller for floating offshore wind turbines
    (2020) Nann, Samuel
    In this work, an Economic Model Predictive Controller for a floating offshore wind turbine is presented. The classical Model Predictive Control for floating offshore wind turbines provides promising results. In addition, research on onshore wind turbines revealed the potential of the economic control method, which can improve the closed-loop behavior and simplify the control design in comparison to the classical version of this control method. The aim of this work is, to develop a novel Economic Model Predictive Controller for a floating offshore wind turbine based on these two research results. A simplified low order model of a floating offshore wind turbine serves as a basis for the controller design. Including the disturbance preview and constraints, the controller computes optimal trajectories for the blade pitch and the generator torque. To apply the control technique to a floating offshore wind turbine two things have to be done: Firstly, the cost function is designed, to fulfill the main objectives of, maximizing the generated power and alleviating the structural fatigues. Secondly, the constraints are integrated into the control problem. After selecting a suitable solver, the controller is discretized and scaled, thus a proper implementation and smooth operation is possible. Afterwards, the successful functioning of the algorithm, a multi-objective optimization is done, to find appropriate weights to adjust the cost function for the required objectives. Finally, the developed controller is tested with realistic wind and wave disturbances. A significant reduction of the standard deviation of the generated power can be shown, while maintaining real time capability. Furthermore, the structural fatigues of the tower and the platform are decreased.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Validierung eines gekoppelten Simulationsmodells schwimmender Windkraftanlagen mit Hilfe von Modellversuchen
    (2016) Koch, Christian
    Für die Konzeptionierung und Konstruktion schwimmender Windenergiesysteme müssen die Belastungen des Gesamtsystems, die aus kombinierten Wind- und Wellenkräften resultieren, genau untersucht und bestimmt werden. Nur bei genauer Kenntnis dieser Belastungen können effiziente, sichere und wirtschaftliche Gesamtkonzepte entwickelt werden. Für eine zuverlässige Bestimmung der kombinierten Wind- und Wellen- sowie Ankerleinenlasten können validierte Simulationsmodelle eingesetzt werden. Um eine Validierung von Simulationsprogrammen vornehmen zu können, muss auf definierte Lastfälle mit realen Datensätzen zurückgegriffen werden. Im INNWIND.EU Projekt wurde für die Validierung bestehender Simulationscodes eine froudeskalierte, auf der „OC4-DeepCwind“ Halbtaucherplattform basierende, schwimmende 10MW Windenergieanlage mit Rotorblättern mit niedriger Reynoldszahl unter verschiedenen definierten Belastungsfällen in einem kombinierten Wind- und Wellentank in Nantes (Frankreich) untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird ausgehend von den in in Frankreich erhobenen Daten des INNWIND.EU Projekts ein vollständig gekoppeltes Simulationsmodell, auf einem bestehenden SIMPACK Mehrkörpersimulationsmodell aufgebaut und validiert. Für die Modellierung der Ankerleinenkräfte wurde dabei erstmalig das von NREL entwickelte Ankerleinensimulationsprogramm MAP++ eingesetzt. Die Modellierung der Aerodynamik erfolgte mittels AeroDyn unter Verwendung der Blattelementimpulsmethode. Für die Modellierung der Hydrodynamik wurde HydroDyn mit einer vorgeschalteten AQWA Berechnung zur Bestimmung der hydrodynamischen Koeffizienten eingesetzt. Im Rahmen der Untersuchung wurde eine Vielzahl verschiedener Lastfälle, angefangen von Einschwingversuchen, Versuchen mit reiner Wellen- oder reiner Windbelastung sowie mit kombinierter Wind- und Wellenbelastung simuliert und untersucht. Für die kombinierten Belastungsfälle wurden auch Extrembelastungstests untersucht und die Simulationsergebnisse mit den Messdaten verglichen. Vor allem für große Wellenhöhen zeigten sich dabei gute Übereinstimmungen zwischen Simulation und Messung.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Entwicklung einer Methode zur Störgeräuschfilterung auf Basis von Schallmessdaten
    (2021) Rosati, Erika
    Im Rahmen dieser Masterarbeit wird auf Basis von Schallmessdaten aus einer eigens konzipierten Testmessung eine Matlab-Methode zur Störgeräuschfilterung entwickelt. Basierend auf Grundlagen der Akustik und der digitalen Signalverarbeitung wurden drei mögliche Methoden untersucht. Eine Filterung im Frequenz- sowie im Zeitbereich wurde jedoch als nicht zielführend befunden. Mit den gewählten Methoden konnte nicht sichergestellt werden, dass Zeit- oder Frequenzanteile des Nutzsignals durch die Filterung nicht beeinträchtigt werden. Aus dieser Erkenntnis ist die entwickelte Methode entstanden. Dabei wurde das Gesamtsignal im Zeit-Frequenz-Bereich betrachtet und in Abschnitte unterteilt. Durch die Untersuchung der einzelnen Signalausschnitte wurde eine Zuordnung zwischen Stör- und Nutzsignal möglich. Damit sind die Störgeräuschausschnitte zu entfernen und die verbleibenden Ausschnitte werden zusammengesetzt und für die weitere Verarbeitung als Nutzsignal verwendet. Anschließend wird die Qualität der Methode für die Ermittlung von Umgebungsgeräuschen und Schallemissionen von WEA bewertet.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Measuring apparent flow vector on a flexible wing kite
    (2017) Oehler, Johannes
    The master thesis deals with an airborne wind energy system, a new technology to harvest wind energy. In order to use flexible wing kites effectively in power generation, their size must be increased and aerodynamic performance should be systematically improved. To this end, validated models to predict the behavior of future kite designs are essential. The biggest uncertainty in current modeling approaches appears in the air flow experienced by the kite. This thesis develops a measurement setup for the apparent flow vector. An air data boom with a Pitot-static tube and two wind vanes is used to sense the relative flow directly below the kite. The acquired data is validated and shows that high-quality in-situ measurements of relative flow information are possible using the presented airborne setup.