風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主動(dòng)容錯(cuò)控制策略研究

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是極其復(fù)雜的強(qiáng)非線性系統(tǒng),風(fēng)速的大小和方向的隨機(jī)性,以及電網(wǎng)的參數(shù)波動(dòng)和大氣條件等,都構(gòu)成了系統(tǒng)的干擾因素,因此,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性問題受到越來越廣泛的關(guān)注。論文深入研究風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)運(yùn)行原理以及國內(nèi)外先進(jìn)的主動(dòng)容錯(cuò)控制理論,開展風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主動(dòng)容錯(cuò)控制策略研究,具有重要的工程實(shí)踐意義。詳細(xì)闡述了國內(nèi)外故障診斷與容錯(cuò)控制理論,以及近年來風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容錯(cuò)控制策略的研究現(xiàn)狀;深入研究風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,搭建風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)最大風(fēng)能捕獲控制模型進(jìn)行仿真分析。在此工作基礎(chǔ)上,根據(jù)風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳感器斷相故障,將會(huì)引起電磁轉(zhuǎn)矩偏離正常值這一特性,采用灰色動(dòng)態(tài)模型預(yù)測電磁轉(zhuǎn)矩,進(jìn)而判定是否發(fā)生傳感器故障,當(dāng)故障診斷單元實(shí)時(shí)檢測出傳感器斷相故障發(fā)生時(shí),容錯(cuò)控制系統(tǒng)立即響應(yīng),將失效回路的控制作用分?jǐn)偟绞Ｓ喔鱾€(gè)完好的狀態(tài)反饋回路中,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)反饋控制律的重構(gòu),盡可能使故障系統(tǒng)性能與故障發(fā)生前性能相近。針對雙饋風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)執(zhí)行器漂移和偏差故障,將RBF(Radial Basis Function)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用到系統(tǒng)故障診斷單元設(shè)計(jì)中。應(yīng)用RBF自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)觀測值對執(zhí)行器漂移和偏差故障進(jìn)行在線重構(gòu),基于該重構(gòu)故障值,在線調(diào)整滑模容錯(cuò)控制器切換增益,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)控制。風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)生執(zhí)行器漂移故障和偏差故障時(shí),RBF自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都能有效進(jìn)行故障重構(gòu),通過自動(dòng)補(bǔ)償故障的影響,維持系統(tǒng)穩(wěn)定性。針對風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)執(zhí)行器漂移和偏差故障,基于預(yù)測控制思想和迭代算法,設(shè)計(jì)了一種故障預(yù)測觀測器,在設(shè)定的優(yōu)化時(shí)域長度內(nèi),利用實(shí)際系統(tǒng)與故障預(yù)測觀測器的輸出差值,通過反復(fù)迭代運(yùn)算,不斷地對虛擬故障信號(hào)進(jìn)行調(diào)整,使其能有效地?cái)M合實(shí)際系統(tǒng)執(zhí)行器故障值,并根據(jù)故障觀測值實(shí)時(shí)調(diào)整滑模容錯(cuò)控制器結(jié)構(gòu)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,執(zhí)行器發(fā)生漂移和偏差故障時(shí),滑模容錯(cuò)控制器下的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有良好的容錯(cuò)能力。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 傳感器故障 執(zhí)行器故障 故障診斷 容錯(cuò)控制
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景及意義8
• 1.2 容錯(cuò)控制理論研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 故障診斷9-11
• 1.2.2 容錯(cuò)控制11-13
• 1.3 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)容錯(cuò)控制策略研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容14-16
• 第二章 雙饋風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型及仿真16-24
• 2.1 風(fēng)輪機(jī)模型16-17
• 2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)模型17-18
• 2.3 雙饋感應(yīng)電機(jī)模型18-19
• 2.4 最大風(fēng)能捕獲原理19-21
• 2.4.1 系統(tǒng)運(yùn)行區(qū)域分析19-20
• 2.4.2 最大風(fēng)能捕獲控制策略20-21
• 2.5 仿真研究21-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)傳感器故障主動(dòng)容錯(cuò)控制24-33
• 3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)T-S模糊模型24-25
• 3.2 灰色故障預(yù)測算法25-28
• 3.2.1 GM（1,1）灰色預(yù)測模型25-26
• 3.2.2 動(dòng)態(tài)灰色預(yù)測模型26-28
• 3.3 基于傳感器冗余在線整定容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)28-29
• 3.3.1 傳感器故障風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)T-S模糊模型28
• 3.3.2 狀態(tài)反饋容錯(cuò)控制律28-29
• 3.4 仿真分析29-32
• 3.4.1 整體設(shè)計(jì)思想29
• 3.4.2 基于動(dòng)態(tài)灰色傳感器故障預(yù)測29-30
• 3.4.3 基于狀態(tài)反饋容錯(cuò)控制30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障觀測器的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)33-45
• 4.1 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)故障觀測器設(shè)計(jì)33-36
• 4.1.1 RBF自適應(yīng)故障觀測器設(shè)計(jì)33-35
• 4.1.2 穩(wěn)定性分析35-36
• 4.2 滑模容錯(cuò)控制器36-38
• 4.3 仿真分析38-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第五章 基于迭代算法的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)執(zhí)行器失效故障容錯(cuò)控制45-53
• 5.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)執(zhí)行器故障模型45
• 5.2 滑模主動(dòng)容錯(cuò)控制45-49
• 5.2.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障診斷設(shè)計(jì)45-47
• 5.2.2 收斂性分析47
• 5.2.3 滑模控制器設(shè)計(jì)47-49
• 5.3 仿真分析49-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 第六章 結(jié)論與展望53-55
• 6.1 結(jié)論53-54
• 6.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文60

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