[發明專利]基于非線性擬合的風力偏航狀態智能自適應控制方法

有效

• 申請號: 201610714561.7
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107784371B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 毛經坤
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N5/02
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 任小鵬

本發明涉及一種基于非線性擬合的風力偏航狀態智能自適應控制方法，該方法采用的技術方案是：利用風向標、風速儀、偏航編碼器和變流器采集風機實時工作狀態信息，通過對風機工作狀態長期積累信息進行預處理剔除無效工作狀態點，根據風力偏航狀態的物理特點，采用機器學習技術對風力偏航狀態進行區域統計分析，采用非線性擬合方法選取最佳擬合參數，得到風力偏航智能自適應模型，進而對新采集進來的傳感器信息進行實時處理，得到當前風力狀況條件下理論最優風力偏航運行角度，最終利用風機正常工作下的風速約束條件對其進行輸出校正處理，判讀是否存在失速等異常狀態，從而保障設備運行安全。

技術領域

本發明屬于技術領域，特別是涉及一種基于非線性擬合的風力偏航狀態智能自適應控制方法。

背景技術

風力監測利控制對于很多工業應用環境有巨大的意義，如再生能源和航空航天等。以再生能源方面來說，風力發電機的風輪吸收風能旋轉，進而帶動相連接的發電機旋轉發電。風力發電機組的偏航系統可以跟蹤風向的變化，驅動風機機艙圍繞塔頂旋轉，使風輪的掃掠面與風向保持垂直角度，從而在理論上達到風能最大能量的吸收。

現有的風力偏航控制系統都是通過風向標、風速儀、偏航編碼器和運算器簡單地計算出一個偏航角度來進行控制，然而由于風電場的復雜地形，多個風電機組的排列方式以及風尾擾流造成的風向標單點測量誤差等原因影響，在不同的風速段，計算出來的風機偏航可能并不是最優的，對風實際偏差并不為零，并未達到風能最大能量吸收，進而造成風機發電功率的損失，從而影響整個機組的運行性能，亟待改進。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于非線性擬合的風力偏航狀態智能自適應控制方法，該方法相較于現有技術而言，能夠自適應調整風力偏航角度，以實現在不同的風速段自適應追蹤對風偏差最優點，從而最大效率地吸收風能。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種基于非線性擬合的風力偏航狀態智能自適應控制方法，具體步驟如下：

(1)系統初始化：

利用風速儀、風向標、偏航編碼器和變流器實時采集風機工作狀態數據，將采集到的丁作狀態數據發送到風力偏航智能自適應設備，緩存于風力偏航智能自適應設備的數據庫中；

(2)數據預處理：

針對特殊工作點和風速工作約束條件，對步驟(1)中采集到的工作狀態數據進行預處理，剔除影響非線性擬合精度的無用數據點；

(3)提取擬合區域：

使用機器學習技術對風機工作狀態數據中風力偏航工作狀態的待擬合區域進行數據點提取；

(4)非線性擬合：

對提取的實時風速、風力偏航角度以及風機實時輸出功率點組合建立直角坐標系，記錄坐標(x_i，y_i，z_i)，(i＝1，2，...n)對選取的點進行非線性擬合，尋找函數使得函數在點(x_i，y_i)，(i＝1，2，...n)處的函數值與采集數據z_i偏差達到擬合算法的最優條件值；

其中，x_i表示第i個選取點所對應的實時風速；y_i表示第i個選取點所對應的風力偏航角度；z_i表示第i個選取點所對應的風機實時輸出功率；

(5)選取智能自適應模型：

當步驟(4)中的函數值與采集數據z_i偏差達到擬合算法的最優條件值時，認定擬合效果達到要求，選取函數為最佳擬合函數，并作為風力偏航智能自適應模型；

(6)智能自適應模型求最優解并更新數據庫：