發(fā)布時間：2017-08-14 15:10

  本文關(guān)鍵詞：基于自適應(yīng)PI控制方法的海上浮式風(fēng)機(jī)獨(dú)立變槳控制研究

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【摘要】：隨著對能源需求的日益增加,新能源的發(fā)展日新月異。海上風(fēng)能由于其資源豐富,視覺、噪音污染小,不占用土地資源與適宜大規(guī)模開發(fā)利用等特點(diǎn),成為當(dāng)今相對較新且具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。漂浮式風(fēng)電機(jī)組作為一類適用于深海風(fēng)能開發(fā)的風(fēng)電機(jī)組,得到廣泛的重視。然而,由于其運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜性、系統(tǒng)參數(shù)不確定性、風(fēng)波浪與結(jié)構(gòu)之間的耦合作用,迫切需要先進(jìn)控制方法來保持輸出功率穩(wěn)定并減小機(jī)組載荷,獨(dú)立變槳距控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該方法能夠有效減小機(jī)組載荷,解決由塔影效應(yīng)、風(fēng)剪切效應(yīng)等外部干擾因素造成的機(jī)組葉片及塔架等部件載荷在時間與空間上分布不均勻的問題,同時能夠保持輸出功率穩(wěn)定。此外,由于浮式風(fēng)機(jī)工作環(huán)境的復(fù)雜性及維護(hù)修理的不便性,設(shè)計可靠、先進(jìn)并具有一定容錯能力的控制方法對浮式風(fēng)機(jī)變槳距系統(tǒng)進(jìn)行控制具有重要的理論意義及應(yīng)用價值。本論文針對海上浮式風(fēng)電機(jī)組的獨(dú)立變槳距控制問題行深入研究,完成的主要研究工作有:(1)研究海上浮式風(fēng)電機(jī)組控制設(shè)計中的風(fēng)能轉(zhuǎn)換原理、風(fēng)速特性、流體動力學(xué)特性及變槳距控制過程基本原理。通過分析塔影效應(yīng)與風(fēng)剪切效應(yīng)對風(fēng)速特性的影響,給出機(jī)組在不同風(fēng)速區(qū)域內(nèi)的運(yùn)行控制策略原理,指明機(jī)組獨(dú)立變槳距控制設(shè)計對于機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定的影響及意義。(2)針對浮式風(fēng)機(jī)獨(dú)立變槳距系統(tǒng)的非線性及參數(shù)的不確定性等特點(diǎn),結(jié)合機(jī)組葉片承受軸向不平衡氣動載荷的動態(tài)減載問題,對葉片受力情況進(jìn)行分析,建立更加精確的非線性動態(tài)系統(tǒng)模型,為控制器的設(shè)計打下基礎(chǔ)。(3)基于機(jī)組葉片承受軸向不平衡氣動載荷的動態(tài)減載問題,設(shè)計適用于多輸入多輸出非線性動態(tài)系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)PI跟蹤控制方法,對機(jī)組進(jìn)行可靠的獨(dú)立變槳距控制,實(shí)現(xiàn)最終一致有界穩(wěn)定跟蹤控制,保證風(fēng)機(jī)輸出功率的穩(wěn)定性。基于NREL FAST仿真平臺,以5 MW張力腿式浮式風(fēng)機(jī)為對象進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證該控制方法的有效性。(4)考慮執(zhí)行器故障與外部擾動的影響,建立系統(tǒng)故障模型。設(shè)計魯棒自適應(yīng)容錯PI跟蹤控制方法,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在發(fā)生執(zhí)行器故障時,仍能使實(shí)際槳距角對期望值進(jìn)行最終一致有界跟蹤,且使系統(tǒng)性能保持穩(wěn)定,改善機(jī)組輸出電能質(zhì)量。通過基于FAST仿真平臺的仿真分析,驗(yàn)證了該控制方法具有良好的控制效果及容錯能力。
【關(guān)鍵詞】：獨(dú)立變槳距 容錯控制 PI控制 浮式風(fēng)機(jī) 執(zhí)行器故障
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 引言8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 海上漂浮式風(fēng)電研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 變槳距控制研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 容錯控制方法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究目的及意義13-15
• 1.4 本論文主要工作15-18
• 2 浮式風(fēng)機(jī)變槳距控制原理及建模18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 風(fēng)能轉(zhuǎn)換原理18-21
• 2.3 風(fēng)速特性21-24
• 2.3.1 風(fēng)剪切效應(yīng)22
• 2.3.2 塔影效應(yīng)22-24
• 2.4 流體動力學(xué)特性24-26
• 2.5 獨(dú)立變槳距控制原理26-27
• 2.6 獨(dú)立變槳距控制系統(tǒng)建模27-33
• 2.6.1 系統(tǒng)模型建立27-30
• 2.6.2 仿真平臺30-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 3 獨(dú)立變槳距控制器設(shè)計34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 魯棒自適應(yīng)PI控制器設(shè)計34-38
• 3.2.1 問題描述34-37
• 3.2.2 控制器設(shè)計37-38
• 3.3 穩(wěn)定性分析38-40
• 3.4 仿真分析40-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 執(zhí)行器故障下獨(dú)立變槳距控制器設(shè)計48-64
• 4.1 引言48-49
• 4.2 魯棒自適應(yīng)容錯PI控制器設(shè)計49-51
• 4.2.1 問題描述49-51
• 4.2.2 控制器設(shè)計51
• 4.3 穩(wěn)定性分析51-54
• 4.4 仿真分析54-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 5 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64-65
• 5.2 展望65-66
• 致謝66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 附錄74
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄74
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄74

【相似文獻(xiàn)】

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9 吳s，

本文編號：673284