风力机变桨系统单神经元自适应PID控制

任海军, 何玉林

(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400030)

通常将变速变桨风力发电系统划分为三个控制区域[1-3],分别为启动阶段(区域1)、额定风速以下阶段(区域2)和额定风速以上阶段(区域3).区域1的控制要求较少,主要的控制集中在区域2和区域3.区域2的控制目标是通过控制电机转矩来保持风机以最佳叶尖速比运行,以此获得最大功率.区域3的控制目标是通过变桨距调节使风力机输出功率保持恒定.学者们对额定风速以上恒定风力机输出功率的控制进行了大量研究工作,如根据奇异扰动理论和逆系统方法设计的非线性风力机桨距角控制器,采用带灵敏度成型法的极点配置来设计鲁棒数字R-S-T桨距角控制器,还有的将最优控制方法、神经网络和模糊控制等方法运用到桨距角的控制中,都取得了一定的控制效果[4-10].文献[7]采用神经网络设计变速变桨距风力机的桨距角控制器,在风力机运行过程中,运用多层感知器和径向基函数神经网络进行观测.文献[8]采用PID算法设计了定速主动失速型风力机桨距角控制器,试验表明,在风力机运行风速的大部分范围,都会产生刚性频率振荡阻尼,使得桨距角的变桨速率受到限制.文献[9]通过系统辨识的方法获得变速风力机的自适应模糊控制器,利用获得的控制器对实际数据进行处理,连续优化内部参数,以此补偿系统非线性和控制过程的时变特性.

PID控制器由于其结构简单、控制……