[發(fā)明專(zhuān)利]基于ADALINE技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310294685.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103362741A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉飛;應(yīng)有;孫勇;楊秦敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)電股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D7/00
• 分類(lèi)號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.基于ADALINE技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)辨識(shí)方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1.系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的獲取：

根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)特性，選取激勵(lì)信號(hào),在穩(wěn)定工作點(diǎn)WP_k和介于兩個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)之間的過(guò)渡階段均進(jìn)行激勵(lì)，以獲取該工作域的全域輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)；采樣時(shí)間選取系統(tǒng)內(nèi)部采樣時(shí)間；槳距環(huán)辨識(shí)時(shí)激勵(lì)信號(hào)為槳葉節(jié)距角β，即輸入數(shù)據(jù)為槳葉節(jié)距角β，輸出為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速Ω，風(fēng)速V為外部輸入；轉(zhuǎn)矩環(huán)辨識(shí)時(shí)，系統(tǒng)輸入為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩T_g，輸出數(shù)據(jù)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速Ω，風(fēng)速V為外部輸入；

所述的激勵(lì)信號(hào)為正弦信號(hào)與白噪聲信號(hào)的疊加信號(hào)；

步驟2.基于ADALINE技術(shù)對(duì)穩(wěn)定工作點(diǎn)進(jìn)行辨識(shí)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)描述如下：

y(t)=G(p,q^-1)u(t)+v(t)????（1）

其中，G(p,q-1)=B(p,q-1)A(p,q-1)=b1(p)q-1+···+bnb(p)q-nb1+a1(p)q-1+···+ana(p)q-na,]]>為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，u(t),y(t)分別為系統(tǒng)輸入、系統(tǒng)輸出；v(t)為噪聲信號(hào)，其均值為零，方差為有限值；q^-1為單位延遲控制器；p為調(diào)度參數(shù)，表征系統(tǒng)工作狀態(tài)，且設(shè)定其區(qū)間跨度為[p_min,p_max]；a_i,b_j(1≤i≤n_a,1≤j≤n_b,n_a≤n_b)為傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式A(p,q^-1)、分子多項(xiàng)式B(p,q^-1)的系數(shù)，i,j,n_a,n_b均為自然數(shù)；在穩(wěn)定工作點(diǎn)WP_k(k=1,2,…,m)上，其調(diào)度參數(shù)為一常數(shù)p_k(k=1,2,…,m)，m為自然數(shù)，此時(shí)系統(tǒng)方程描述為：

y(t)=b1(pk)q-1+···+bnb(pk)q-nb1+a1(pk)q-1+···+ana(pk)q-nau(t)+v(t)---(2)]]>

在ADALINE單元的輸入端信號(hào)加入TDL，即單位延遲控制器，連接到系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)輸出，即有：

X=[x₁?x₂?…?x_H]^T=[u(t-1)?…?u(t-n_b)?y(t-1)?…?y(t-n_a)]^T???（3）

其中，X為ADALINE的輸入，t為迭代指數(shù)，對(duì)應(yīng)的ADALINE權(quán)值W為：

W=w1w2···wHT=b^1···b^nb-a^1···-a^naT---(4)]]>

(1≤i≤n_a,1≤j≤n_b,n_a≤n_b)為式（2）中傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式、分子多項(xiàng)式各系數(shù)a_i,b_j(1≤i≤n_a,1≤j≤n_b,n_a≤n_b)的估計(jì)值，H=n_a+n_b為ADALINE輸入個(gè)數(shù)；

則ADALINE的輸出為：

y^=y^k=Σi=1Hwixi=XTW,p=pk---(5)]]>

通過(guò)學(xué)習(xí)算法，在一定精度條件下能夠認(rèn)為權(quán)值的估計(jì)值即為系統(tǒng)傳遞函數(shù)分母多項(xiàng)式、分子多項(xiàng)式各系數(shù)，由此確定各穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)模型為：

y^k(t)=G^k(q-1)u(t),p=pk---(6)]]>

其中即為各穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)的傳遞函數(shù)估計(jì)，且式（6）中的傳遞函數(shù)為定結(jié)構(gòu)和定參數(shù)，表達(dá)式中不含調(diào)度參數(shù)變量p；

步驟3.基于ADALINE技術(shù)對(duì)全局LPV模型進(jìn)行辨識(shí)：

結(jié)合LPV方法，將系統(tǒng)全局模型表達(dá)為（6）中模型的插值：

y^(t)=Σk=1mαk(p)y^k(t)=Σk=1mαk(p)G^k(q-1)u(t)---(7)]]>

其中α_k(p)(1≤k≤m)為基于調(diào)度參數(shù)p的插值函數(shù)，插值函數(shù)為多項(xiàng)式函數(shù)、分段線(xiàn)性函數(shù)、三次樣條函數(shù)或高斯函數(shù)；

若插值函數(shù)為三次樣條函數(shù)，則表達(dá)式如下：

αk(p)=γ1k+γ2kp+Σi=2M-1γi+1k|p-p~ik|3---(8)]]>

其中M為三次樣條函數(shù)的階數(shù)，M為自然數(shù)；為調(diào)度參數(shù)取值范圍[p_min,p_max]內(nèi)給定的某一序列，針對(duì)任意工作點(diǎn)WP_k(k=1,2,…,m)，能夠取不同序列，這里簡(jiǎn)化為取相同序列

采用最小二乘法進(jìn)行辨識(shí)，則式（8）中需要估計(jì)的系數(shù)構(gòu)成的向量θ為：

θ=γ11···γM1γ12···γM2···γ1m···γMmT---(9)]]>

向量θ對(duì)應(yīng)的調(diào)度參數(shù)向量φ^k(t)為：

φk(t)=1p(t)|p(t)-p~2*|3···|p(t)-p~M-1*|3---(10)]]>

將（9）和（10）代入（7）中可得：

y^(t)=φ1(t)y^1(t)···φm(t)y^m(t)θ---(11)]]>

則θ通過(guò)最小二乘準(zhǔn)則獲得的估計(jì)值如下：

θ^=minθΣt=1N(y(t)-y^(t))2---(12)]]>

采用以下方法結(jié)構(gòu)替換式（12）：

將全局系統(tǒng)輸入u(t)通過(guò)式（6）中傳遞函數(shù)獲得的估計(jì)值與對(duì)應(yīng)的序列Ψ(p)運(yùn)算所得的結(jié)果作為ADALINE輸入，其中Ψ(p)為（10）中調(diào)度參數(shù)向量，為Ψ(p)與各個(gè)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)模型輸出乘積，即：

Ψ(p)=1p|p-p~2*|3···|p-p~M-1*|3---(13)]]>

Ψk(p,y^k)=Ψ(p)y^k---(14)]]>

則全局LPV模型的輸出的表達(dá)式為：

y^=Ψ(p)y^1Ψ(p)y^2···Ψ(p)y^mW---(15)]]>

將（15）與（11）相比較，得出W的估計(jì)即為θ的估計(jì)，則（7）中全局系統(tǒng)的LPV模型建立完成。