Power coefficient harmonic optimization of a circular trajectory crosswind AWE system

In this thesis, the objective is to analyze the flight dynamics of an Airborne Wind Energy system for wind power extraction using a simplified one-degree-of-freedom model along a circular trajectory. To maximize power extraction, the Harmonic Balance method is applied to optimize the wing speed ratio profile, along with some optimal input control parameters. The method and model are implemented in a MATLAB code that allows to solve the dynamical problem and maximizes power. This approach allows for a compact treatment of the model, yielding plausible results. The results obtained from the simplified model are compared with average values reported in the literature in order to highlight the validity of the method.

In questo lavoro di tesi l'obiettivo è quello di analizzare la dinamica del volo di un sistema Airborne Wind Energy di estrazione di potenza eolica mediante un modello semplificato ad un grado di libertà, su traiettoria circolare. Al fine di massimizzare la potenza estratta si applica il metodo di bilancio armonico Harmonic Balance, per ottimizzare il profilo del rapporto di velocità dell'ala, in funzione di opportuni parametri di controllo. Il metodo e il modello sono opportunamente implementati in un codice MATLAB che consente di risolvere la dinamica del sistema e massimizzare la potenza. Questo approccio consente una trattazione compatta del modello, con risultati plausibili. I risultati ottenuti dalla semplificazione sono confrontati con i valori medi in letteratura al fine di evidenziare la validità del metodo.