專利名稱：基于有限時間魯棒/保成本穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制器設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)電機(jī)組變槳距的控制，尤其是一種基于有限時間魯棒保成本穩(wěn)定的控制方法。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)能是隨機(jī)性能源，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時，風(fēng)力機(jī)軸上輸出的功率也隨之發(fā)生變化。因此，如何調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的輸出功率對并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言是十分重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，水平軸風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)方式主要分為兩種，即定槳距失速調(diào)節(jié)和變槳距功率調(diào)節(jié)兩種。定槳距失速功率調(diào)節(jié)的基本原理是利用槳葉本身的氣動特性，即在額定風(fēng)速以 內(nèi)，葉片的升力系數(shù)較高，風(fēng)能的利用系數(shù)Cp也較高，而風(fēng)速超過額定值時，葉片進(jìn)入失速狀態(tài)，只是升力不再增加，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速將不再隨著風(fēng)速的增加而增加，從而達(dá)到限制風(fēng)力機(jī)輸出功率的目的。概括地說，失速功率調(diào)節(jié)既是利用葉片的氣動失速功率調(diào)節(jié)，又是利用葉片的氣動失速特性限制風(fēng)力機(jī)葉片吸收風(fēng)能，達(dá)到防止風(fēng)力機(jī)的輸出功率過大，從而達(dá)到維持風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速恒定。這種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點是變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡單，運行可靠性較高，但存在風(fēng)能損失大，風(fēng)力機(jī)的起動性能較差，葉片上所承受的氣動推力較大等缺點。變槳距功率調(diào)節(jié)方式的基本原理是當(dāng)風(fēng)力變化使風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速偏離了額定轉(zhuǎn)速時，在規(guī)定的時間內(nèi)，借助于葉片槳距調(diào)節(jié)控制器的控制，改變風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪葉片的槳距角，維持風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，從而調(diào)整風(fēng)力機(jī)的輸出功率。目前常見的控制算法有以下幾種(I)基于魯棒控制算法的變槳距控制技術(shù)，可實現(xiàn)在有建模不確定性條件下的最大風(fēng)能捕獲，在基本保證最大風(fēng)能捕獲的情況下，能使轉(zhuǎn)子軸上轉(zhuǎn)矩變化的幅值減小一個數(shù)量級。魯棒控制還可以解決偏航問題，以及通過控制驅(qū)動鏈中的轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中疲勞負(fù)載控制器的設(shè)計。(2)基于模糊算法的智能變槳距控制器技術(shù)，能夠有效適應(yīng)非線性系統(tǒng)，變槳距模糊控制采用改變槳距角以改變空氣動力轉(zhuǎn)矩的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的功率系數(shù)，進(jìn)而控制風(fēng)力機(jī)的輸出功率。(3)基于模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)模糊映射過程，根據(jù)輸入-輸出訓(xùn)練數(shù)據(jù)自動地提取控制規(guī)則，確定前件和后件參數(shù)。該控制器基于實時數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，能夠不斷優(yōu)化其內(nèi)部參數(shù)使系統(tǒng)可以克服非線性及時變性，滿足了系統(tǒng)的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，旨在使風(fēng)電機(jī)組變槳距控制系統(tǒng)在有限時間內(nèi)魯棒保成本穩(wěn)定。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種基于有限時間魯棒保成本穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，包括以下步驟第一步對于風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)，建立連續(xù)時間非線性模型i⑷=/ (X⑷,O)，并由如下模糊T-S模型近似表示被控對象模型規(guī)則i (i = 1,2, ... ,r)如果Θ j(t)為 Nil, Θ 2(t)為 Ni2 Θ 3(t)為 Ni3那么義( )=4』(^) + 辦<(0其中，ejt)、Θ 2(t)和Θ 3(t)分別表示風(fēng)速、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率；Nn、Ni2和Ni3分別為第i條規(guī)則中0七)、02(0和θ3α)對應(yīng)的語言變量；x(t)為由槳距角、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電流構(gòu)成的向量；u(t)表不槳距角期望輸入；(A^Bi)表不第i條被控對象模型規(guī)則對應(yīng)的狀態(tài)方程系數(shù)；r為控制規(guī)則數(shù)(本發(fā)明取值為9或16);第二步對上述模糊T-S模型進(jìn)行乘積推理、重心解模糊化處理，得到如下動態(tài)模糊模型
權(quán)利要求
1. 一種基于有限時間魯棒保成本穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法，包括以下步驟第一步對于風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)，建立連續(xù)時間非線性模型外)=，并由如下模糊T-S模型近似表示 被控對象模型規(guī)則i (i = 1,2, . . . , r)如果 Q1U) % Nil, Θ 2(t) % Ni2, Θ 3(t)為 Ni3^y^x(t) = Atx(t) + Btu{t) 其中，h(t)、Θ 2(t)和Θ 3(t)分別表示風(fēng)速、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率；Nn、Ni2和Ni3分別為第i條規(guī)則中ejt)、θ2α)和θ3α)對應(yīng)的語言變量；x(t)為由槳距角、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電流構(gòu)成的向量；u(t)表示期望的槳距角指令輸入；(Ai, Bi)表示第i條被控對象模型規(guī)則對應(yīng)的狀態(tài)方程系數(shù)為控制規(guī)則數(shù)(本發(fā)明取值為9或16)； 第二步對上述模糊T-S模型進(jìn)行乘積推理、重心解模糊化處理，得到由如下動態(tài)模糊模型表示的被控對象模型
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于有限時間魯棒/保成本穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制器設(shè)計方法利用模糊T-S模型近似表示風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)的連續(xù)時間非線性模型；根據(jù)獲得的模糊T-S模型，利用單點模糊化、乘積推理、重心解模糊化得到動態(tài)模糊模型；根據(jù)獲得的動態(tài)模糊模型以及有限時間穩(wěn)定涵義，設(shè)計風(fēng)電機(jī)組變槳距狀態(tài)反饋控制器，并利用得到的控制器對風(fēng)電機(jī)組的槳距角、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)電機(jī)組輸出電流進(jìn)行控制。
文檔編號G06F17/50GK102900613SQ20121034794
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者張磊, 張琨, 劉衛(wèi)朋, 趙微微, 高惠娟, 穆顯顯, 王偉朋 申請人:河北工業(yè)大學(xué)