隨著現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大型化發(fā)展,葉片長(zhǎng)度的增加導(dǎo)致風(fēng)輪半徑增加,增加了葉片的柔性。在風(fēng)的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),不僅影響風(fēng)力機(jī)的安全運(yùn)行和使用壽命;還能引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化,影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。在此背景下,建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整體動(dòng)力學(xué)模型,分析其動(dòng)力學(xué)特性。選擇合適阻尼裝置并設(shè)計(jì)控制器控制風(fēng)力機(jī)的振動(dòng),具有重要的理論和實(shí)際意義。風(fēng)力機(jī)是一個(gè)剛?cè)峤Y(jié)合的復(fù)雜多體系統(tǒng),葉片和塔架是柔性振動(dòng)體,而機(jī)艙是以質(zhì)量慣性參與振動(dòng)的剛體。風(fēng)力機(jī)受氣動(dòng)載荷影響,旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生揮舞(flapwise)、擺振(edgewise)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)(torsion);塔架產(chǎn)生前后(for-aft)、側(cè)向(side-to-side)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。各子系統(tǒng)的振動(dòng)存在著耦合,如:葉片揮舞振動(dòng)與塔架前后振動(dòng)的耦合,葉片擺振與塔架側(cè)向振動(dòng)的耦合。由于傳動(dòng)系機(jī)械轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)的電氣轉(zhuǎn)矩的耦合,發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)產(chǎn)生影響。由于系統(tǒng)存在未建模動(dòng)態(tài)、參數(shù)不確定和結(jié)構(gòu)不確定,實(shí)際運(yùn)行的工程系統(tǒng)都會(huì)受到不確定性的影響。模型誤差可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降,在系統(tǒng)建模和控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不確定性對(duì)系統(tǒng)的影響,設(shè)計(jì)魯棒控制器具有重要的意義。因此需要考慮多...

【文章頁(yè)數(shù)】：149 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)及英文縮寫(xiě)對(duì)照表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 面向控制的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)建模研究現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)控制的發(fā)展概況
        1.3.1 載荷控制
        1.3.2 結(jié)構(gòu)控制
    1.4 時(shí)域積分二次型約束系統(tǒng)的魯棒控制發(fā)展概況
        1.4.1 確定性系統(tǒng)魯棒控制
        1.4.2 隨機(jī)系統(tǒng)魯棒控制
        1.4.3 最小最大LQG控制在振動(dòng)控制問(wèn)題中的應(yīng)用
        1.4.4 最小最大LQG控制的其它應(yīng)用
    1.5 靜態(tài)輸出反饋控制發(fā)展概況
    1.6 本論文的主要工作
    1.7 論文安排
第2章 預(yù)備知識(shí)
    2.1 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)
        2.1.1 基于假設(shè)模態(tài)的振型疊加法
        2.1.2 歐拉拉格朗日方程
    2.2 系統(tǒng)不確定性
        2.2.1 積分二次型約束
        2.2.2 相對(duì)熵約束
        2.2.3 隨機(jī)積分二次型約束與相對(duì)熵約束等價(jià)表述
    2.3 絕對(duì)穩(wěn)定性
        2.3.1 確定系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定性
        2.3.2 隨機(jī)系統(tǒng)絕對(duì)穩(wěn)定性
    2.4 S-過(guò)程
    2.5 數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)
        2.5.1 相對(duì)熵與自由能對(duì)偶
        2.5.2 線(xiàn)性矩陣不等式
        2.5.3 魯棒控制中用到的數(shù)學(xué)引理
        2.5.4 代數(shù)黎卡提方程
第3章 面向結(jié)構(gòu)控制風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)建模
    3.1 引言
    3.2 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)模型
        3.2.1 葉片與塔架耦合模型
        3.2.2 葉片載荷
        3.2.3 運(yùn)動(dòng)方程
    3.3 氣動(dòng)模型
        3.3.1 風(fēng)速仿真
        3.3.2 葉素動(dòng)量理論
    3.4 基于主動(dòng)拉索的風(fēng)力機(jī)機(jī)械模型
    3.5 基于調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的風(fēng)力機(jī)機(jī)械模型
    3.6 并網(wǎng)雙饋風(fēng)力機(jī)電氣模型
    3.7 傳動(dòng)鏈模型
    3.8 變槳距控制
    3.9 算例仿真
        3.9.1 風(fēng)速仿真
        3.9.2 風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)模型驗(yàn)證
        3.9.3 電氣動(dòng)態(tài)對(duì)機(jī)械振動(dòng)的影響
    3.10 本章小結(jié)
第4章 基于最小最大LQG控制的葉片振動(dòng)控制
    4.1 引言
        4.1.1 基于主動(dòng)拉索的葉片振動(dòng)主動(dòng)控制工作介紹
        4.1.2 最小最大LQG理論應(yīng)用在懸臂梁工作介紹
    4.2 標(biāo)準(zhǔn)最小最大LQG控制
    4.3 單葉片的不確定模型表述Ⅰ
        4.3.1 溢出動(dòng)態(tài)
        4.3.2 數(shù)值仿真
    4.4 單葉片不確定模型表述Ⅱ
        4.4.1 溢出動(dòng)態(tài)
        4.4.2 參數(shù)不確定
        4.4.3 最小最大LQG控制設(shè)計(jì)
        4.4.4 數(shù)值仿真
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于分散最小最大LQG控制的風(fēng)力機(jī)振動(dòng)控制
    5.1 引言
    5.2 分散最小最大LQG控制
    5.3 分散輸出反饋控制
    5.4 數(shù)值算例:風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)控制
    5.5 本章小結(jié)
第6章 利用TMD實(shí)現(xiàn)葉片分散控制
    6.1 引言
    6.2 狀態(tài)反饋控制
    6.3 具有結(jié)構(gòu)信息約束的靜態(tài)輸出反饋控制
    6.4 算例分析:風(fēng)力機(jī)主動(dòng)結(jié)構(gòu)控制-分散控制方式
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄A
    附錄B
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3785403