[发明专利]基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒控制的风电机组气动不平衡载荷控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待测量机舱的主轴载荷测量量；

将所述机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入；

确立所述风电机组气动不平衡的乘积摄动模型；

计算所述鲁棒独立变桨控制器；

采用机舱坐标逆变换，得到所述风电机组控制系统的输入桨距角。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述将所述机舱的主轴载荷测量采用机舱坐标变换，转化为鲁棒独立变桨控制器的有效输入，包括：

所述机舱的主轴载荷测量包括所述机舱主轴y方向的弯矩M_y和z方向的弯矩M_z，

所述坐标变换的变换方程为：

其中，为风轮方位角，M_y2为经坐标变换得到弯矩，M_y3为经坐标变换得到弯矩。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述确立所述风电机组气动不平衡的乘积摄动模型，包括：

采用输入乘积摄动模型将机组模型的不确定性表示为线性确定模型和乘积摄动因子的组合；

将所述机舱主轴y方向的弯矩和M_y和所述机舱主轴z方向的弯矩M_z中的谐波分量视为机组载荷模型的不确定性部分，得到固定坐标系中倾覆力矩、偏航力矩和桨距角的输入乘积摄动模型，其中，所述乘积摄动模型中，实际控制对象为：

其中，

为实际控制对象，P为标称控制对象(状态空间模型)，Δ(s)为尺度因子，W(s)为权因子。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述尺度因子Δ(s)的结构为：

所述权因子W(s)的结构为：

其中，Δd(s)为尺度因子在d轴上的分量，Δq(s)为尺度因子在q轴上的分量，Wd(s)为权因子在d轴上的分量，Wq(s)为权因子在d轴上的分量。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述计算所述鲁棒独立变桨控制器之前，所述方法还包括：

采用μ综合方法求解，将所述鲁棒独立变桨控制器K等效表示为：

K(s)＝[K_y(s) K_r(s)]，

其中，K为所述鲁棒独立变桨控制器，K_y为所述鲁棒独立变桨控制器的反馈部分，K_r为所述鲁棒独立变桨控制器的前馈部分；

根据所述鲁棒独立变桨控制器的反馈部分K_y和所述鲁棒独立变桨控制器的前馈部分K_r，设计所述鲁棒独立变桨控制器的输入加权函数W_u和输出加权函数W_p，其中，

其中，e_p为倾覆力矩和偏航力矩的加权输出，e_u为桨距角的加权输出，S为系统的灵敏度函数，T为系统的补灵敏度函数，r为参考输入，n为传感器的测量噪声，I为单位矩阵，M为参考模型。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述系统的灵敏度函数S为：

S＝(I+PK)^-1，

其中，K为所述鲁棒独立变桨控制器，I为单位矩阵，P为标称控制对象(状态空间模型)；

所述系统的补灵敏度函数T为：

S＝(I+PK)^-1PK_y，

其中，K为所述鲁棒独立变桨控制器，I为单位矩阵，P为标称控制对象(状态空间模型)，Ky为所述鲁棒独立变桨控制器的反馈部分。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述鲁棒独立变桨控制器的性能目标需要满足：