[發(fā)明專利]一種大型風(fēng)電機組的鯨魚群PID獨立變槳控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910736494.2
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110425084B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾冰;黃凌翔;張碩望
• 申請（專利權(quán)）人: 湘電風(fēng)能有限公司;湘潭電機股份有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D7/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種大型風(fēng)電機組的鯨魚群PID獨立變槳控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、計算彎矩，通過葉片載荷模型，計算出各葉片在垂直于葉輪面方向的彎矩；

步驟2、計算俯仰彎矩和偏航彎矩，根據(jù)步驟1得到的各葉片垂直于葉輪面方向的彎矩進(jìn)行多葉片坐標(biāo)系坐標(biāo)變換，得到科爾曼坐標(biāo)系下的俯仰彎矩和偏航彎矩；

步驟3、計算消除俯仰彎矩的影響角和消除偏航彎矩的影響角，通過鯨魚群PID控制器求解得到科爾曼坐標(biāo)系下分別用于消除步驟2得到的俯仰彎矩和偏航彎矩的影響角，所述鯨魚群PID控制器中鯨魚群算法計算每條鯨魚個體的目標(biāo)函數(shù)值f的函數(shù)模型如下：

式中，比例系數(shù)kp和積分時間常數(shù)ki為待整定的兩個PID參數(shù)，gm表示系統(tǒng)的幅值裕度，pm表示系統(tǒng)的相位裕度，st表示系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，os表示系統(tǒng)的超調(diào)量；gth表示預(yù)先指定的最小幅值裕度，pth表示預(yù)先指定的最小相位裕度，sth表示期望的調(diào)節(jié)時間；[l_p,u_p]表示k_p的定義域，[l_i,u_i]表示k_i的定義域；

步驟4、計算獨立變槳槳距角，將步驟3得到的影響角進(jìn)行多葉片坐標(biāo)系逆變換，得到各葉片的槳距角增量，再與統(tǒng)一變槳角度進(jìn)行疊加，得到各葉片的獨立變槳槳距角；

步驟5、完成獨立變槳，根據(jù)步驟4得到的獨立變槳槳距角，各變槳驅(qū)動器完成獨立變槳執(zhí)行動作。

2.如權(quán)利要求1所述的一種大型風(fēng)電機組的鯨魚群PID獨立變槳控制方法，其特征在于，所述步驟1中，通過葉片載荷模型，計算出各葉片在垂直于葉輪面方向的彎矩的公式如下所示：

M₁＝M_f,1·cos(θ₁)-M_e,1·sin(θ₁)

M₂＝M_f,2·cos(θ₂)-M_e,2·sin(θ₂)

M₃＝M_f,3·cos(θ₃)-M_e,3·sin(θ₃)

式中，M1、M2、M3分別表示1號、2號、3號葉片在垂直于葉輪面方向的彎矩，Mf,1、Mf,2、Mf,3分別表示1號、2號、3號葉片在面外方向揮舞方向的根部彎矩，Me,1、Me,2、Me,3分別表示1號、2號、3號葉片在面內(nèi)方向擺振方向的根部彎矩，θ1、θ2、θ3分別表示1號、2號、3號葉片的槳距角。

3.如權(quán)利要求2所述的一種大型風(fēng)電機組的鯨魚群PID獨立變槳控制方法，其特征在于，所述步驟2中，風(fēng)電機組在科爾曼坐標(biāo)系下的俯仰彎矩M_tilt和偏航彎矩M_yaw的計算公式如下所示：

M_tilt＝M₁·cos(ψ₁)+M₂·cos(ψ₂)+M₃·cos(ψ₃)

M_yaw＝M₁·sin(ψ₁)+M₂·sin(ψ₂)+M₃·sin(ψ₃)

式中，ψ1、ψ2和ψ3分別表示葉片1、葉片2和葉片3的方位角，其中，ψ2＝ψ1+120°，ψ3＝ψ1+240°。

4.如權(quán)利要求3所述的一種大型風(fēng)電機組的鯨魚群PID獨立變槳控制方法，其特征在于，所述步驟3中，科爾曼坐標(biāo)系下用于消除俯仰彎矩的影響角θtilt和用于消除偏航彎矩的影響角θyaw的計算方法如下所示：

式中，比例系數(shù)kp和積分時間常數(shù)ki是待整定的兩個PID參數(shù)。