本發(fā)明專利技術(shù)提出一種有限時(shí)間內(nèi)魯棒穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法：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(shí)間非線性模型；根據(jù)獲得的模糊T-S模型，利用單點(diǎn)模糊化、乘積推理、重心解模糊化得到動(dòng)態(tài)模糊模型；根據(jù)獲得的動(dòng)態(tài)模糊模型以及有限時(shí)間穩(wěn)定涵義，設(shè)計(jì)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(duì)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。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及風(fēng)電機(jī)組變槳距的控制，尤其是一種基于有限時(shí)間魯棒穩(wěn)定的控制方法。
技術(shù)介紹
由于風(fēng)能是隨機(jī)性能源，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，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(duì)并網(wǎng)運(yùn)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(dòng)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(shí)，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(dòng)失速功率調(diào)節(jié)，又是利用葉片的氣動(dòng)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(diǎn)是變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性較高，但存在風(fēng)能損失大，風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)性能較差，葉片上所承受的氣動(dòng)推力較大等缺點(diǎn)。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(shí)，在規(guī)定的時(shí)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(shí)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(gè)數(shù)量級(jí)。魯棒控制還可以解決偏航問題，以及通過控制驅(qū)動(dòng)鏈中的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中疲勞負(fù)載控制器的設(shè)計(jì)。(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(dòng)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(shí)現(xiàn)模糊映射過程，根據(jù)輸入-輸出訓(xùn)練數(shù)據(jù)自動(dòng)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(shí)變性，滿足了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)對(duì)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(shí)間內(nèi)魯棒穩(wěn)定。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為一種基于有限時(shí)間魯棒穩(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(duì)于風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)，建立連續(xù)時(shí)間非線性模型x{t) = f (χ( ,^( )，并由如下模糊τ-s模型近似表示被控對(duì)象模型規(guī)則i (i = I, 2, . . . , r)權(quán)利要求1. 一種基于有限時(shí)間魯棒穩(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(duì)于風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)，建立連續(xù)時(shí)間非線性模型并由如下模糊T-S模型近似表示 被控對(duì)象模型規(guī)則i (i = 1,2, . . . , r) 如果 Q1U)為 Νη，Θ 2(t)為 N12, Θ 3(t)為 N13 那么義(O = GG) 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(duì)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(duì)象模型規(guī)則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程系數(shù)；r為控制規(guī)則數(shù)(本專利技術(shù)取值為9或16)； 第二步對(duì)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(dòng)態(tài)模糊模型表示的被控對(duì)象模型全文摘要本專利技術(shù)提出一種有限時(shí)間內(nèi)魯棒穩(wěn)定的風(fēng)電機(jī)組變槳距控制方法利用模糊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(shí)間非線性模型；根據(jù)獲得的模糊T-S模型，利用單點(diǎn)模糊化、乘積推理、重心解模糊化得到動(dòng)態(tài)模糊模型；根據(jù)獲得的動(dòng)態(tài)模糊模型以及有限時(shí)間穩(wěn)定涵義，設(shè)計(jì)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(duì)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(hào)G05B13/04GK102890449SQ201210350468公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日專利技術(shù)者張磊, 劉衛(wèi)朋, 張琨, 趙微微, 高惠娟, 穆顯顯, 王偉朋 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于有限時(shí)間魯棒穩(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(duì)于風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)，建立連續(xù)時(shí)間非線性模型并由如下模糊T？S模型近似表示：被控對(duì)象模型規(guī)則i？？(i＝1，2，...，r)如果θ1(t)為NI1，θ2(t)為NI2，θ3(t)為NI3那么x·(t)=Aix(t)+Biu(t)其中，θ1(t)、θ2(t)和θ3(t)分別表示風(fēng)速、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出功率；Ni1、Ni2和Ni3分別為第i條規(guī)則中θ1(t)、θ2(t)和θ3(t)對(duì)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(duì)象模型規(guī)則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程系數(shù)；r為控制規(guī)則數(shù)(本專利技術(shù)取值為9或16)；第二步：對(duì)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(dòng)態(tài)模糊模型表示的被控對(duì)象模型：x·(t)=Σi=1rhi(θ(t))[Aix(t)+Biu(t)]其中，表示被控對(duì)象模型符合第i條規(guī)則的程度；hi1(θ1(t))、hi2(θ2(t))和hi3(θ3(t))分別為θ1(t)、θ2(t)和θ3(t)的隸屬度函數(shù)；第三步：根據(jù)有限時(shí)間穩(wěn)定的涵義以及所述被控對(duì)象模型，設(shè)計(jì)由如下模糊T？S模型表示的控制器模型，其中，每個(gè)被控對(duì)象模型規(guī)則對(duì)應(yīng)一個(gè)控制器模型規(guī)則：控制器模型規(guī)則j(j＝1，2，...，r)如果θ1(t)為Nj1，θ2(t)為Nj2，θ3(t)為Nj3那么u(t)＝Kjx(t)其中，Kj為增益矩陣，也即控制系數(shù)；對(duì)上述控制器模型進(jìn)行乘積推理、重心解模糊化，整理得到如下控制器：u(t)=Σi=1rhj(θ(t))Kjx(t)其中，Njk(j＝1，2，...，r，k＝1，2，3)與第一步中的Nik(i＝1，2，...，r，k＝1，2，3)一致， hj(θ(t))(j＝1，2，...，)與第二步中的hj(θ(t))(i＝1，2，...，)一致；第四步：利用第三步得到的槳距角指令輸入u(t)，對(duì)槳距角、風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電流進(jìn)行控制，其中，當(dāng)標(biāo)量α≥0且ε＞0，對(duì)稱正定陣Q∈Rnxn以及矩陣WJ，MA，J，NA，J，MB，J，NB，J(1≤i，j≤r)滿足一定的關(guān)系式時(shí)，所述控制系數(shù)Kj取為以滿足控制系統(tǒng)在考察的時(shí)間范圍[0，T]內(nèi)有限時(shí)間魯棒穩(wěn)定，(1)對(duì)于ΔAi=MA,iFA,i(t)NA,iΔBi=MB,iFB,i(t)NB,i,所述關(guān)系式為：AiQ~+Q~AiT+BiWj+WjTBiT-αQ~MA,iϵ(NA,iQ~)TMB,iϵ(NB,iWj)TMA,iT-ϵI000ϵ(NA,iQ~)0-ϵI00MB,iT00-ϵI0ϵ(NB,iWj)000-ϵI<01≤i,j≤rc1λmin(Q)<c2e-αTλmax(Q)其中Q~=RC-1/2QRC-1/2;(2)對(duì)于ΔAi=AiMA,iFA,i(t)NA,iΔBi=BiMB,iFB,i(t)NB,i,所述關(guān)系式為：AiQ~+Q~AiT+BiWj+WjTBiT-αQ~AiMA,iϵ(NA,iQ~)TBiMB,iϵ(NB,iQ~)T(AiMA,i)T-ϵI000ϵ(NA,iQ~)0-ϵI00(BiMB,i)T00-ϵI0ϵ(NB,iQ~)000-ϵI<01≤i,j≤rc1λmin(Q)<c2e-αTλmax(Q)其中Q~=RC-1/2QRC-1/2;(3)對(duì)于ΔAi=MA,iFA,i(t)NA,iAiΔBi=MB,iFB,i(t)NB,iBi,所述關(guān)系式為：AiQ~+Q~AiT+BiWj+WjTBiT-αQ~MA,iϵ(NA,iAiQ~)TMB,iϵ(NB,iBiQ~)TMA,iT-ϵI000ϵ(NA,iAiQ~)0-ϵI00MB,iT00-ϵI0ϵ(NB,iBiQ~)000-ϵI<01...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張磊，劉衛(wèi)朋，張琨，趙微微，高惠娟，穆顯顯，王偉朋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河北工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。