一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法技术

本发明专利技术涉及风力发电设备技术领域，公开了一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法，包括以下步骤：通过主动控制算法计算得到风机塔筒风致振动控制所需的最优主动控制力；半主动控制算法令主动变阻尼装置输出的阻尼力数值等于或无限接近于最优主动控制力，根据阻尼力与电液伺服阀伺服电压之间的关系推算出提供恰当阻尼力所需要的控制电压的值，通过控制电压的值而控制输出所需阻尼力，电压的变化是通过阻尼系数的变化引起阻尼力的改变，输出所需的阻尼力进行风机塔筒风致振动控制，这种风机塔筒风致振动的半主动控制方法，能够实现主动控制的控制效果，经济实用。

【技术实现步骤摘要】
一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法
本专利技术涉及风力发电设备
，特别涉及一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法。
技术介绍
风机塔筒振动控制是风力发电机组的关键技术之一，随着能源结构的转型发展，全球风电装机量逐年增加，随之而来的是风机事故的逐年递增。塔筒结构稳定性不足是其中一个重要原因。风机塔筒属于高柔结构体，新型风机单机功率逐渐增大，叶片逐渐伸长，塔筒逐渐增高。这对风机塔筒结构稳定性提出了更高的要求。此类高柔性结构体采用传统的增强自身结构参数来提高其结构稳定性的做法既不合理也不经济。在高耸结构的振动控制方面，国内外学者作了很多相关方面的研究，并且取得了较好的控制效果。陈鑫对自立式高耸结构悬吊式TMD减振动力试验进行了分析研究；崔琼应用结构振动控制技术，采用悬吊式TMD对近海风机塔筒的风致振动进行控制；李振辉采用多重TMD对风机塔筒的振动进行控制，加大TMD有效控制频率带范围，减小TMD系统对风机塔筒结构调谐频率的敏感性。P.J.Murtagh等对风机塔筒采取的TMD被动振动控制作了深入研究给出了控制装置的具体参数，分析了阻尼比的不同，其控制效果的差异。在单一被动控制方面，前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过振动控制的主动控制算法计算得到风机塔筒风致振动控制所需的最优主动控制力；S2、通过风机塔筒风致振动的半主动控制算法调节风机塔筒风致振动的主动变阻尼装置的阻尼系数，使风机塔筒风致振动的主动变阻尼装置产生与风机塔筒风致振动的最优主动控制力等效的控制力；主动变阻尼装置阻尼力的变化是通过阻尼系数的改变实现的，而阻尼系数的改变通过电液伺服阀的开口大小来实现，而电液伺服阀的开口大小由伺服电压来控制；半主动控制算法令主动变阻尼装置输出的阻尼力数值等于或无限接近于最优主动控制力，根据阻尼力与电液伺服阀伺服电压之间的关系推算出提供恰当...

【技术特征摘要】
1.一种风机塔筒风致振动的半主动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过振动控制的主动控制算法计算得到风机塔筒风致振动控制所需的最优主动控制力；S2、通过风机塔筒风致振动的半主动控制算法调节风机塔筒风致振动的主动变阻尼装置的阻尼系数，使风机塔筒风致振动的主动变阻尼装置产生与风机塔筒风致振动的最优主动控制力等效的控制力；主动变阻尼装置阻尼力的变化是通过阻尼系数的改变实现的，而阻尼系数的改变通过电液伺服阀的开口大小来实现，而电液伺服阀的开口大小由伺服电压来控制；半主动控制算法令主动变阻尼装置输出的阻尼力数值等于或无限接近于最优主动控制力，根据阻尼力与电液伺服阀伺服电压之间的关系推算出提供恰当阻尼力所需要的控制电压的值，通过控制电压的值而控制输出所需阻尼力，电压的变化是通过阻尼系数的变化引起阻尼力的改变，输出所需的阻尼力进行风机塔筒风致振动控制。2.如权利要求1所述的风机塔筒风致振动的半主动控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的半主动控制算法包括以下步骤：S21、风机塔筒最优控制的数学模型如下：式(1)中：{x}＝{x1，x2，…，xn}为位移向量；[M]为风机塔筒结构的质量；[C]为风机塔筒结构的阻尼；[K]为风机塔筒结构的刚度矩阵；{f}为作用在风机塔筒上的载荷向量；{F}为最优主动控制力向量；S22、将式(1)改写成以广义位移和广义速度为未知数的状态方程：式(2)中：{Q}为空间状态变量；[q]为r维主坐标向量；[A]为系统矩阵，[A]中[M*]＝[φ]T[M][φ]；[K*]＝[φ]T[K][φ]；[C*]＝[φ]T[C][φ]；[A]中[φ]为n×r阶振型矩阵；[B]为控制矩阵，[B]中[M*]＝[φ]T[M][φ]，[φ]为n×r阶振型矩阵；[D]为传输矩阵；[0]为零矩阵；[I]为单位矩阵；{f*}＝[M*]-1[φ]T{f}；[D]中[φ]为n×r阶振型矩阵；{y}为状态变量；S23、控制系统的效益由下列目标函数来衡量：式(3)中：tf为动力载荷的持续时间；E为结构材料的弹性模量；{Q}为空间状态变量；[S]为塔筒结构广义反应状态向量加权矩阵；[R]为控制力的加权矩阵；{F}为控制力向量；T为转置矩阵的运算符号；S24、求解最优主动控制力向量{F}就是求解式(3)在式(2)下的极小值。3.如权利要求2所述的风机塔筒风致振动的半主动控制方法，其特征在于，所述步骤S24中的求解最优控制力{F}通过：对于结构振动控制问题，塔筒结构广义反应状态向量加权矩阵[S]和控制力的加权矩阵[R]取如下形式：式(4)中β＝6×10-8；[K]为风机塔筒结构的刚度矩阵；[M]为风机塔筒结构的质量矩阵；I为单位矩阵；最终求得最优主动控制力向量为：U(t)＝-GQ(t)(5)式中：G＝[R]-1[B]TP；P满足Ricc...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明亮，王鹏，常争艳，刘瑞晨，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14