Brevet FR3068139A1 (20181228)

REVENDICATIONS1) Procédé d'acquisition et de modélisation par un capteur LiDAR d'un champ de vent incident dans un espace situé en amont dudit capteur LiDAR caractérisé en ce que le procédé comprend : a) une étape de maillage (MA) de l'espace situé en amont dudit capteur LiDAR dans laquelle le maillage de l'espace est réalisé par un ensemble de points discrétisés positionnés selon une grille tridimensionnelle prédéfinie qui comprend un ensemble de mailles composées de points d'estimation et de points de mesure (PM), b) une étape de mesure (MES) de l'amplitude et de la direction du vent aux différents points de mesure (PM) situés dans l'espace en amont et positionnés à au moins deux distances distinctes du capteur LiDAR, le long d'au moins trois axes de mesure, 15 c) une étape d'estimation (EST) de l'amplitude et de la direction du vent à un instant (t) quelconque sur l'ensemble des points d'estimation et l'estimation est effectuée au moyen de l'optimisation par une méthode de moindre carrés récursifs pondérés d'une fonction de coût qui utilise au moins les données des points de mesure (PM), des 20 données de cohérence spatiale de la vitesse du vent, des données de cohérence temporelle de la vitesse du vent, ainsi que des données qualifiant la qualité des mesures effectuées sur les points de mesure, d) une étape de reconstruction (MOD 3D), en temps réel et dans un repère défini, du 25 champ de vent incident en trois dimensions (3D) à partir des amplitudes et des directions du vent estimées et mesurées pour chaque point dudit maillage (MA).\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure m de l'amplitude et de la direction du vent en un point de mesure (PM) est donnée par une relation de la forme : ' 30 où vi,x(k), vi,y(k), vi,z(k) sont des valeurs de la vitesse du vent projetées sur un repère donné au temps initial (k), et aj , b1 , c1 avec j = 0, 1, 2, 3, 4 sont des coefficients de mesure, qui sont donnés comme, 23 où Oj ,(pj , j = 0, 1, 2, 3, 4 sont respectivement le zénith et l'azimut de l'axe de mesure dans un système de coordonnée sphérique. 5\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fonction de cout J à un instant (t) quelconque s'écrit sous la forme suivante : ) + dans laquelle co est un vecteur ordonné composé de toutes les composantes de la vitesse des points de l'espace où le vent est estimé,ro(0) est l'estimation de la vitesse 10 du vent au temps 0, Po, Q, Rs et Rm sont des matrices de pondération de dimension appropriée, et C5, Cm sont des matrices qui prennent en compte la vitesse du vent et les bruits de mesure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mesures de l'amplitude et de la direction du vent aux différents points de mesure (PM) s'effectue à un taux d'échantillonnage d'au moins 0.25Hz.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mesures de l'amplitude et de la direction du vent aux différents points de mesure (PM) sont prises à au moins deux distances différentes le long de l'axe de mesure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mesures de l'amplitude et de la direction du vent sont prises le long d'au moins trois axes de mesure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cohérence spatiale de la vitesse du vent suivant des axes x, y et z d'un repère cartésien est estimée par une formule du type: avec 24 où : 5 o C1 caractérise la variation de la vitesse du vent pour un domaine d'estimation le long de l'axe longitudinal x et o Cr caractérise la variation de la vitesse du vent pour un domaine d'estimation le long de l'axe latéral y et o Cv caractérise la variation de la vitesse du vent pour un domaine d'estimation 10 le long de l'axe vertical z et o le vecteur co est un vecteur ordonné composé de toutes les composantes de la vitesse du vent aux points de l'espace où le vent est estimé.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cohérence spatiale 15 de la vitesse du vent suivant les axes x, y et z du repère cartésien est estimée avec les hypothèses suivantes : o La variation de la vitesse du vent le long de l'axe longitudinal x est faible et la dérivée partielle dvx/dx est relativement petite le long de l'axe longitunal, o le vent change sans à-coup le long de l'axe latéral y et la dérivée partielle 20 dvx/dy est petite le long de l'axe latéral y, o le vent change avec une loi de puissance suivant l'axe vertical z qui est donnée par : 25 où alpha est un exposant de la loi de puissance, vl est le vent longitudinal à une altitude z au-dessus du sol, et zr une altitude de référence.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la qualité des mesures effectuées par le capteur LiDAR est représentée par un modèle de la forme : OÙ Cm décrit les bruits de mesure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'estimation des amplitudes et des directions du champ de vent à un instant (t) sur l'ensemble des points d'estimation est donnée par la formule suivante : 25\n<CLM>\1\tProduit programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend des instructions de code agencées pour mettre en oeuvre les étapes d'un procédé d'acquisition et de modélisation par un capteur LiDAR d'un champ de vent incident selon l'une des 5 revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté sur une unité de traitement dudit capteur LiDAR.\n<CLM>\1\tCapteur LiDAR caractérisé en ce qu'il comprend en mémoire les instructions de code d'un produit programme d'ordinateur selon la revendication précédente et agencé pour 10 exécuter un tel produit programme d'ordinateur.\n<CLM>\1\tÉolienne 1 caractérisée en ce que ladite éolienne 1 comprend un capteur LiDAR 2 selon la revendication précédente. 15\n<CLM>\1\tÉolienne 1 selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit capteur LiDAR est disposé sur la nacelle de ladite éolienne.\n<CLM>\1\tProcédé de contrôle et/ou de surveillance d'une éolienne 1 équipée avec un capteur LiDAR 2 et un automate de pilotage, caractérisé en ce qu'on réalise les étapes suivantes 20 i) Une étape d'élaboration d'une stratégie de contrôle (CON) par anticipation de ladite éolienne en exploitant la reconstruction du champ de vent incident en trois dimensions et en temps réel obtenu par le procédé d'acquisition et de modélisation par un capteur LiDAR d'un champ de vent incident selon l'une des 25 revendications 1 à 10, ii) Une étape de pilotage (PIL) intégrant la stratégie de contrôle élaborée qui consiste à piloter l'angle de pâles 7 ou l'orientation d'une nacelle 3.