一种风力发电变桨模糊控制方法技术

本发明专利技术涉及一种风力发电变桨模糊控制方法，解决风力发电机组系统的控制品质和稳态性能问题，属于风力发电应用技术领域。技术方案是根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则；在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法，实现了离散控制变量到连续控制变量的转换，从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差，保证了系统控制品质。风力发电机组通过增加自整定模糊控制器和拉格朗日插值法相结合的控制算法的运用，对风电能控制更加精确，使风力发电机组更好地满足电网要求，智能控制的风力发电机组已成为当今风力发电技术的主流发展方向之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，解决风力发电机组系统的控制品质和稳态性能问题，属于风力发电应用

技术介绍
随着自动控制理论和技术的飞速发展，基于状态变量描述的现代控制理论得到了广泛的应用，但是它们仍然依赖于系统精确的数学模型，很难在电力控制系统中得到很好的控制效果。
技术实现思路
本专利技术目的是提供，不依赖于被控对象的精确数学模型，能够克服非线性因素的影响，对调节对象的参数变化具有较强的鲁棒性，动态响应好， 可以很好地抑制超调，解决
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是，根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则；在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法.实现了离散控制变量到连续控制变量的转换.从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差.保证了系统控制品质。本专利技术在风力发电机组中的主要功能转速控制转速控制是使风轮在启动过程中做到平稳升速，在有干扰时使转速稳定在一定范围内。功率控制功率主要是通过变桨距来控制，使风力发电机组始终维持在额定功率下运行。本专利技术基于TMS320M812芯片，M812芯片指令周期为6. 67ns( 150MHz)，片内128K 的flash程序存储器，支持IM的外部内存；两个事件管理模块EVA和EVB ；看门狗定时器模块(WDT)；单独编程或复用的通用输入/输出引脚(GPIO) ； 16个信道12位模拟-数字转换模块(ADC)，eCAN(Enhanced Controller Area Network)总线可方便实现控制要求。控制部分与电源/信号板采用隔离方式，避免信号干扰问题；同时采用了散热、电磁屏蔽性好的系统封装，从硬件上保证了控制器安全稳定的运行。模拟量采集单元时采集风机的风速、风向、电压和电流等信号，通过通讯单元传输给主控制器TMS320F2812中；主控制器通过采集到的数据与模糊控制规则对比，根据计算的结果对于变桨执行机构的运行进行控制，达到控制要求。本专利技术的有益效果是风力发电机组通过增加自整定模糊控制器和拉格朗日插值法相结合的控制算法的运用，保证了系统控制品质，对风电能控制更加精确，使风力发电机组更好地满足电网要求，智能控制的风力发电机组已成为当今风力发电技术的主流发展方向之一。附图说明附图1是本专利技术PID参数模糊控制器的结构示意图； 附图2是f(e)修正曲线图。具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。在实施例中，模糊控制规则和查询表都是在人工经验的基础上的，设计一种根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则。在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法.实现了离散控制变量到连续控制变量的转换.从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差.保证了系统控制品质。建立偏差为e为自变量量的修正函数f(e)当系统偏差大时，对偏差的影响给予较大的权重，提高响应速度，以尽快消除偏差当系统偏差小时，对偏差的影响给予较小的权重，以免系统的超调，使系统尽快地进入稳态。故修正函数f(e)可选择为；f(e)= a=k| e/R I ρ (1)式中e为系统偏差，e=r-y;R为系统的设定值；k，p为待定参数。设定R，参数k，ρ可通过计算机键盘调节设定。自整定模糊控制器的偏差e及偏差变化率ec的论域为 E(e)= {-5. -4. -3. -2. -1. 0. 1. 2. 3. 4. 5} E(ec)= {-5. -4. -3. _2· _1· 0. 1. 2. 3. 4. 5} 则归一模糊量为 5sign(e) | e/R | 彡 0. 8 4sign(e) | e/R | 彡 0. 5E =3sign(e) | e/R | 彡 0. 3(2)2sign(e) | e/R | 彡 0. 1 lsign (e) | e/R | 彡 0. 030I e/R I < 0. 035sign (e)I e/R I 彡0.34sign (e)I e/R I 彡0.2EC =3sign (e)Ie/R2sign (e)I e/R I 彡0.08lsign (e)I e/R I 彡0.020I e/R I <0.02^ 0. 15⑶通过合理选择k，ρ的值，修正函数f(e)可以根据偏差e的变化，灵活调整模糊控制规则。被控系统的模糊控制规则的形式选择为<a E > I E I ^ EmU= < aE+(l-a)EC > Em ^ | E |(4)<a E+(l-a )EC+ β Σ e > Ew 彡 | E |通过合理选择k，ρ值，B为偏差积分权系数出m. Ew为偏差的的阈值 m>Ew)。修正函数与归一化偏差(e/R)和参数k，ρ之间的关系如图2所示为了加强EC的作用，取参数P e ( 0.5.3 ).参数k的取值范围P有关。为了使偏差初值较大时过程响应加快，取K > 1。但当I E I =Em时，应满足(1一 a ) > 0，故由式(1)可求出的取值范围1 彡 K 彡 I R/Effl I ρ(5)为了完善由(1) - (5 )生成的控制规则，提高控制精度，运用式(6 )，( 7 )对原规则进行细分5sign(e) | e/R | 彡 0. 85-(0. 8-e/R )/0. 3 | sign(e) | e/R | 彡 0. 5e =4-(0. 5-e/R )/0. 2 | sign(e) | e/R | 彡 0. 33-(0. 3-e/R )/0. 2 | sign(e) | e/R | 2-(0. 1-e/R )/0. 07 | sign(e) | e/R^ 0. 1 彡 0. 03(6)05 sign (e) | e/Re/R I < 0. 03 彡0· 3I 5-(0. 3-ec/R )/0. 1 | sign(e) I e/R | 彡 0. 2 ec，= I 4-(0. 2-ec/R )/0. 05 | sign(e) | e/R | 彡 0. 153-(0. 15-ec/R )/0. 7 2-(0. 08-ec/R )/0. 6 0sign(e) I e/R I 彡 0.08 (7) sign(e) I e/R I 彡 0. 023 I e/R I < 0. 02当设定R，参数k，p确定后，由式(1)-(7)可以生成模糊控制表，即函数U=f (Ε. EC)的函数表。拉格朗日插值法自整定模糊控制器的控制变量U是离散的。可能造成控制器的调节死区，并且无法消除稳态误差。为了保证控制系统的时效性，选用分片双二次捕值算法。运用插值算法后。相当于对由式⑴ (7)生成的模糊控制规则表以线性插值的方式补充了无穷个新的、经过细分的控制规则，从根本上消除了控制器的调节死区和稳态误差，克服了由于偏差变化而引起的稳态误差和稳态颤振现象.从而提高了系统的稳态品质。权利要求1.，其特征在于根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则；在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法.实现了离散控制变量到连续控制变量的转换.从而对风力发电机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种风力发电变桨模糊控制方法，其特征在于根据模糊目标的隶属函数来调整修正因子的大小，从而达到调整控制规则；在自整定模糊控制器中引入二元函数的分片双二次拉格朗日插值算法．实现了离散控制变量到连续控制变量的转换．从而对风力发电机组输出功率的控制较为精确和迅速，从而消除了控制器的调节死区和静差．保证了系统控制品质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：车福来，赵志强，王淼，韩贵胜，穆桂霞，张晓光，刘玉龙，
申请(专利权)人：保定天威集团有限公司，
类型：发明
国别省市：13