[发明专利]风电机组液压变桨距系统的控制方法

摘要

风电机组液压变桨距系统的控制方法针对传统最小方差控制方法的不足，提出一种延长预测步长，并与时变限幅策略和柔化控制作用相结合的改进最小方差控制方法，解决了传统最小方差控制方法对非最小相位系统和具有靠近单位圆的稳定零点的系统控制输入非有界，控制作用过大等问题。该系统控制方法采用最小方差控制，控制器在线实时记录到当前采样时刻k为止被控对象所有的输入控制信号{u(k－1)，u(k－2)，…}和输出的桨距角观测数据{θ(k)，θ(k－1)，…}，并根据期望的桨距角信号θ_m(k)，得到控制系统的控制量u(k)。

主权项

1、一种风电机组液压变桨距系统的控制方法，其特征在于该系统控制方法采用最小方差控制，实现步骤如下：步骤1：根据液压变桨距系统被控对象的纯延迟时间，延长预测步长，选择纯延迟时间之后的某一时刻作为预测步长L，使得L大于对象纯延迟时间；步骤2：由预测步长L和被控对象离散模型的参数多项式$A\left(q^{-1}\right)=1+\underset{i=1}{\overset{n_a}{\Sigma }}{a}_i{q}^{-i}$和$B\left(q^{-1}\right)=\underset{i=0}{\overset{n_b}{\Sigma }}{b}_i{q}^{-i},$及关系式1＝E(q-1)A(q-1)Δ+q-LG(q-1)和F(q-1)＝E(q-1)B(q-1)，得到多项式$E\left(q^{-1}\right)=1+\underset{i=1}{\overset{L-1}{\Sigma }}{e}_i{q}^{-i},$ $G\left(q^{-1}\right)=\underset{i=0}{\overset{n_a}{\Sigma }}{g}_i{q}^{-i},$ $F\left(q^{-1}\right)=\underset{i=0}{\overset{n_b+L-1}{\Sigma }}{f}_i{q}^{-i},$存入控制器模块中，用于获得控制系统的控制量，其中Δ＝1-q-1，q-1为后移算子，na，nb分别为对象离散模型参数多项式A(q-1)，B(q-1)的阶次，ai(i＝1…na)，bi(i＝0…nb)，ei(i＝1…L-1)，gi(i＝0…na)，fi(i＝0…nb+L-1)分别为对应多项式的系数；步骤3：控制系统在线实时记录到当前采样时刻k为止控制器所有的控制信号{u(k-1)，u(k-2)，…}和变桨距系统输出的桨距角观测数据{θ(k)，θ(k-1)，…}，同时记录控制量的增量{Δu(k-1)，Δu(k-2)，…}，并接收风电机组主控制器给出的期望桨距角信号θm(k)，利用控制模块中存储的多项式G(q-1)和F(q-1)，按以下关系式得到控制系统的控制量$u\left(k\right):\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Delta u}\left(k\right)=\frac{1}{\alpha f_0}[{\theta }_m\left(k\right)-\underset{i=0}{\overset{n_a}{\Sigma }}{g}_i\theta (k-i)-\underset{i=1}{\overset{n_b+L-1}{\Sigma }}{f}_i\mathrm{\Delta u}(k-i)]\\ u\left(k\right)=u(k-1)+\mathrm{\Delta u}\left(k\right)\end{array}\right.,$其中：Δu(k)为当前时刻控制输出较前一时刻控制输出的控制增量，α为任意正常数；步骤4：控制系统的控制量u(k)，输出后转化为一个-10～+10V范围内的控制电压信号，通过比例阀控制器转换成一定范围的电流信号，该电流信号按正负极性控制比例阀接通不同的回路，并由电流大小正比例确定阀门阀位开度大小，控制压力油的流量，使压力油由接通回路流入液压缸的前端或后端，从而推动液压缸活塞向后或向前运动，操纵桨距角在确定范围内变化，跟踪期望的桨距角信号。