[发明专利]一种减小风机振动的自适应模糊多目标机电控制方法

摘要

本发明属于风力发电机技术领域，提供了一种减小风机振动的自适应模糊多目标机电控制方法，在机电控制以风轮转速和风速作为反馈量的基础上，增加地震动作用下的塔顶位移和速度作为反馈量，以桨距角变化量Δβ_b位输出量，根据实时位移反应自适应调整模糊控制的比例因子；将结构地震动振动响应的桨距角自适应模糊控制与发电功率稳定的机电控制桨距角相结合，通过增加机电控制系统的控制目标，实现地震动响应的控制。本发明可以在反馈控制中增加椭圆函数带通滤波器和chebyshev低通滤波器以改善塔架侧向阻尼，并与TMD等结构振动控制措施相结合，会进一步提高减震率。

主权项

1.一种减小风机振动的自适应模糊多目标机电控制方法，其特征在于，步骤如下：/n(1)根据风场地震动危险性分析和风机结构特征，确定输入变量：位移、速度论域以及输出变量：桨距角增量Δβ_b模糊等级，采用三角形隶属度对输入变量进行模糊化，采用重心法进行反模糊化；建立Mamdani模糊控制规则：/nif x₁∈Aⁱ and x₂∈B^j，then y∈C^ij (1)/n其中，x₁、x₂分别为输入的位移和速度，y为输出桨距角增量，Aⁱ和B^j分别为位移和速度响应模糊集中第i、j个模糊元素，C^ij为根据模糊控制规则确定的输出模糊集元素；按照下表得到模糊控制曲面；/n /n输入变量从负向最大到正向最大分为五个模糊等级NL,NS,ZE,PS,PL，输出变量按照从小到大分为五个模糊等级VS,S,M,L,VL；/n模糊集隶属函数采用下式：/n /n其中，x和μ(x)分别为模量变量及对应的隶属度函数，m₀和σ₀分别为模糊集中心点和宽度；/n(2)采用风电机组机电控制桨距角控制器，根据风速和叶轮转速反馈，以输出功率稳定性作为目标函数，得到机电控制的桨距角控制初值β₀；/n(3)根据塔顶监测位移，确定自适应比例因子：/nf_s＝k₀e^|u| (3)/n其中，f_s为自适应比例因子，k₀为比例系数，u为塔顶监测反馈位移；/n /n本发明的关键步骤之一，在基于发电功率稳定性的机电控制基础上，增加了塔顶位移反馈，并根据反馈位移确定用于振动控制的比例因子；/n(4)根据塔顶位移和速度反馈，采用自适应模糊控制器，确定以结构振动控制为目标函数的桨距角输出变化量Δβ₀；/n(5)将自适应模糊控制与机电控制相结合，采用机电-结构振动控制系统，根据自适应模糊控制器得到的Δβ₀，得到新的桨距角控制值β_b，从而通过气动阻尼变化降低风和地震动组合作用下的风机结构的振动响应。/n