隨著現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機組大型化發(fā)展,葉片長度的增加導(dǎo)致風(fēng)輪半徑增加,增加了葉片的柔性。在風(fēng)的作用下會產(chǎn)生振動,不僅影響風(fēng)力機的安全運行和使用壽命;還能引起發(fā)電機轉(zhuǎn)矩變化,影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。在此背景下,建立風(fēng)力發(fā)電機組整體動力學(xué)模型,分析其動力學(xué)特性。選擇合適阻尼裝置并設(shè)計控制器控制風(fēng)力機的振動,具有重要的理論和實際意義。風(fēng)力機是一個剛?cè)峤Y(jié)合的復(fù)雜多體系統(tǒng),葉片和塔架是柔性振動體,而機艙是以質(zhì)量慣性參與振動的剛體。風(fēng)力機受氣動載荷影響,旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生揮舞(flapwise)、擺振(edgewise)、扭轉(zhuǎn)振動(torsion);塔架產(chǎn)生前后(for-aft)、側(cè)向(side-to-side)、扭轉(zhuǎn)振動。各子系統(tǒng)的振動存在著耦合,如:葉片揮舞振動與塔架前后振動的耦合,葉片擺振與塔架側(cè)向振動的耦合。由于傳動系機械轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機的電氣轉(zhuǎn)矩的耦合,發(fā)電機動態(tài)對風(fēng)力機葉片振動產(chǎn)生影響。由于系統(tǒng)存在未建模動態(tài)、參數(shù)不確定和結(jié)構(gòu)不確定,實際運行的工程系統(tǒng)都會受到不確定性的影響。模型誤差可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降,在系統(tǒng)建模和控制器設(shè)計過程中考慮不確定性對系統(tǒng)的影響,設(shè)計魯棒控制器具有重要的意義。因此需要考慮多...

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號及英文縮寫對照表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 面向控制的風(fēng)力機結(jié)構(gòu)建模研究現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)力機葉片振動控制的發(fā)展概況
        1.3.1 載荷控制
        1.3.2 結(jié)構(gòu)控制
    1.4 時域積分二次型約束系統(tǒng)的魯棒控制發(fā)展概況
        1.4.1 確定性系統(tǒng)魯棒控制
        1.4.2 隨機系統(tǒng)魯棒控制
        1.4.3 最小最大LQG控制在振動控制問題中的應(yīng)用
        1.4.4 最小最大LQG控制的其它應(yīng)用
    1.5 靜態(tài)輸出反饋控制發(fā)展概況
    1.6 本論文的主要工作
    1.7 論文安排
第2章 預(yù)備知識
    2.1 風(fēng)力機結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論基礎(chǔ)
        2.1.1 基于假設(shè)模態(tài)的振型疊加法
        2.1.2 歐拉拉格朗日方程
    2.2 系統(tǒng)不確定性
        2.2.1 積分二次型約束
        2.2.2 相對熵約束
        2.2.3 隨機積分二次型約束與相對熵約束等價表述
    2.3 絕對穩(wěn)定性
        2.3.1 確定系統(tǒng)絕對穩(wěn)定性
        2.3.2 隨機系統(tǒng)絕對穩(wěn)定性
    2.4 S-過程
    2.5 數(shù)學(xué)預(yù)備知識
        2.5.1 相對熵與自由能對偶
        2.5.2 線性矩陣不等式
        2.5.3 魯棒控制中用到的數(shù)學(xué)引理
        2.5.4 代數(shù)黎卡提方程
第3章 面向結(jié)構(gòu)控制風(fēng)力機結(jié)構(gòu)建模
    3.1 引言
    3.2 風(fēng)力機結(jié)構(gòu)模型
        3.2.1 葉片與塔架耦合模型
        3.2.2 葉片載荷
        3.2.3 運動方程
    3.3 氣動模型
        3.3.1 風(fēng)速仿真
        3.3.2 葉素動量理論
    3.4 基于主動拉索的風(fēng)力機機械模型
    3.5 基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的風(fēng)力機機械模型
    3.6 并網(wǎng)雙饋風(fēng)力機電氣模型
    3.7 傳動鏈模型
    3.8 變槳距控制
    3.9 算例仿真
        3.9.1 風(fēng)速仿真
        3.9.2 風(fēng)力機葉片結(jié)構(gòu)模型驗證
        3.9.3 電氣動態(tài)對機械振動的影響
    3.10 本章小結(jié)
第4章 基于最小最大LQG控制的葉片振動控制
    4.1 引言
        4.1.1 基于主動拉索的葉片振動主動控制工作介紹
        4.1.2 最小最大LQG理論應(yīng)用在懸臂梁工作介紹
    4.2 標準最小最大LQG控制
    4.3 單葉片的不確定模型表述Ⅰ
        4.3.1 溢出動態(tài)
        4.3.2 數(shù)值仿真
    4.4 單葉片不確定模型表述Ⅱ
        4.4.1 溢出動態(tài)
        4.4.2 參數(shù)不確定
        4.4.3 最小最大LQG控制設(shè)計
        4.4.4 數(shù)值仿真
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于分散最小最大LQG控制的風(fēng)力機振動控制
    5.1 引言
    5.2 分散最小最大LQG控制
    5.3 分散輸出反饋控制
    5.4 數(shù)值算例:風(fēng)力機結(jié)構(gòu)控制
    5.5 本章小結(jié)
第6章 利用TMD實現(xiàn)葉片分散控制
    6.1 引言
    6.2 狀態(tài)反饋控制
    6.3 具有結(jié)構(gòu)信息約束的靜態(tài)輸出反饋控制
    6.4 算例分析:風(fēng)力機主動結(jié)構(gòu)控制-分散控制方式
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論和創(chuàng)新點
    7.2 展望
參考文獻
附錄
    附錄A
    附錄B
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作
致謝
作者簡介



本文編號：3785403