基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，属于参数估计领域。该方法包括获取风力发电机的桨距子系统的标准形式模型结构，在预定时间范围内利用标准形式模型结构，根据随机的输入数据得到输出数据，针对k时刻，根据所述标准形式模型结构、输入数据、输出数据和噪声边界值获取约束平面Hk的法向量hk，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak；根据k时刻多面体顶点矩阵Dk确定待估计系统参数的估计值；解决了利用现有方法对系统参数估计时精度不高、实时性差的问题，达到了降低计算量，提高参数估计的精度的准确性的效果。

System parameter estimation method of wind turbine based on polyhedral filtering

【技术实现步骤摘要】
基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法
本专利技术实施例涉及参数估计领域，特别涉及一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法。
技术介绍
风力发电机是一种将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的电力设备。风力发电机的桨距子系统是风力发电机中控制系统的重要组成部分，用于控制桨叶桨距角变换。在风力发电机运行时会出现一些故障，这些故障可能会导致风力发电机瘫痪，进而给电网的安全带来影响。对桨距子系统进行精确的参数估计有助于保证风力发电机正常可靠的运行。传统的系统参数估计方法的共同特征是认为噪声是服从已知或可参数化的概率分布的随机变量，在此基础上得出唯一的参数估计值。然而这种对概率分布的假设在实际中往往无法成立，因为实际系统比较复杂，受环境的变化而变化，噪声不可测或无法获取。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法。该技术方案如下：第一方面，提供了一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，该方法包括：获取风力发电机的桨距子系统的标准形式模型结构，标准形式结构模型如下：在预定时间范围内，利用标准形式模型结构，根据随机的输入数据得到输出数据，输入数据是桨距参考距离值，输出数据是桨距角；根据标准形式模型结构确定桨距子系统的待估计系统参数的约束条件，约束条件如下：获取初始化的多面体顶点矩阵D0；获取与初始化的多面体顶点矩阵D0对应的初始化的多面体支撑平面a0的法向量矩阵A0；针对k时刻，根据标准形式模型结构、输入数据、输出数据和噪声边界值获取约束平面Hk的法向量hk，约束平面是约束条件形成的平面；k为整数，k的初始值为1，k＝1,2,3,...,t；根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak；根据k时刻多面体顶点矩阵Dk确定待估计系统参数的估计值；其中，φkT＝[-y(k-1)-y(k-2)u(k-1)u(k-2)]，θh表示辅助估计参数向量，θh＝[θn+1θ；θn+1]，θ表示待估计系统参数向量，θn+1表示转换参数，θn+1为一个未知的正数；yk表示k时刻的输出数据，ek表示风力发电机的桨距子系统的测量噪声，表示测量噪声ek的下界，表示测量噪声ek的上界，测量噪声ek未知，和已知，hk1和hk2均是1×(n+1)维矩阵。可选的，根据标准形式结构模型确定桨距子系统的待估计系统参数的约束条件，包括：根据标准形式模型结构确定待估计系统参数的非齐次不等式形式约束条件，非齐次不等式形式约束条件如下：利用转换参数θn+1将非齐次不等式形式约束条件转换为齐次不等式形式约束条件，齐次不等式形式约束条件如下：可选的，针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak，包括：当矩阵hk1和矩阵hk2中的元素都小于0时，令D0＝mD0，m＞1；重新执行获取与初始化的多面体顶点矩阵D0对应的初始化的多面体支撑平面a0和多面体支撑平面a0的法向量矩阵A0的步骤。可选的，针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak，包括：当矩阵hk1和矩阵hk2中的元素都大于0时，令Dk＝Dk-1，Ak＝Ak-1。可选的，针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak，包括：当矩阵hk1和矩阵hk2中存在大于0和小于0的元素时，令Di,k-1表示Dk-1中第i列；检测矩阵αk1和矩阵αk2中元素与0的关系；当矩阵αk1和矩阵αk2中的元素都小于0时，将令D0＝mD0，m＞1；重新执行获取与初始化的多面体顶点矩阵D0对应的初始化的多面体支撑平面a0和多面体支撑平面a0的法向量矩阵A0的步骤；当矩阵αk1和矩阵αk2中的元素都大于0时，令Dk＝Dk-1，Ak＝Ak-1；当矩阵αk1和矩阵αk2中存在大于0和小于0的元素时，若小于0的元素在第j列，则删除Dk-1中的第j列，得到Dk-1'；令Ak'＝[Ak-1hk1hk2]，根据矩阵Ak'获取k时刻多面体的所有支撑平面相交线的方向向量Pk；将方向向量Pk与方程eTx＝1联立，得到可行集边界点d，并令Dk＝[Dk-1'd]；检测Ak'中第w列向量对应的平面是否是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面，当检测到Ak'中第w列向量对应的平面是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面时，保留Ak'中第w列向量，矩阵Ak'中所有保留的列向量组成更新后的k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak；其中，eT为单位阵。可选的，根据矩阵Ak'获取k时刻多面体的所有支撑平面相交线的方向向量Pk，包括：联立矩阵Ak'对应的平面方程，得到k时刻多面体的所有支撑平面相交线的方向向量矩阵Pk；令lv＝Ak'Pkv，Pkv是Pk中第v列向量；检测lv中的元素与0的关系，并根据检测结果更新Pk；其中，更新方式为：当检测到lv中的元素都大于0时，保留Pk中的Pkv；当检测到lv中有至少一个元素小于0时，删除Pk中的Pkv。可选的，检测Ak'中第w列向量对应的平面是否是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面，包括：令cw＝Akw'Dk，Akw'是矩阵Ak'中的第w列向量；检测cw中的元素与0的关系；当cw中的元素都大于0时，说明Ak'中第w列向量对应的平面不是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面；当cw中的元素都小于0时，说明Ak'中第w列向量对应的平面不是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面；当cw中存在大于0或小于0的元素时，说明Ak'中第w列向量对应的平面是多面体顶点矩阵Dk中顶点的边界平面。可选的，根据k时刻多面体顶点矩阵Dk确定待估计参数的估计值，包括：针对k时刻多面体顶点矩阵Dk中的每个顶点向量，按如下公式求出估计中间值θ'：对所有估计中间值求平均值，将得到的平均值作为待估计参数的估计值；其中，k时刻多面体顶点矩阵Dk中的每个顶点向量对应辅助估计参数θh，每个顶点向量的第n+1个元素对应转换参数θn+1，每个顶点向量的前n个元素对应θn+1θ。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过获取风力发电机的桨距子系统的标准形式模型结构，在预定时间范围内，利用标准形式模型结构，根据随机的输入数据得到输出数据，针对k时刻，根据所述标准形式模型结构、输入数据、输出数据和噪声边界值获取约束平面Hk的法向量hk，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak；根据k时刻多面体顶点矩阵Dk确定待估计系统参数的估计值；解决了利用现有方法对系统参数估计时精度不高、实时性差的问题，达到了降低计算量，提高参数估计的精度的准确性的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据一示例性实施例示出的一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：获取风力发电机的桨距子系统的标准形式模型结构，所述标准形式结构模型如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：获取风力发电机的桨距子系统的标准形式模型结构，所述标准形式结构模型如下：在预定时间范围内，利用所述标准形式模型结构，根据随机的输入数据得到输出数据，输入数据是桨距参考距离值，输出数据是桨距角；根据所述标准形式模型结构确定所述桨距子系统的待估计系统参数的约束条件，所述约束条件如下：获取初始化的多面体顶点矩阵D0；获取与初始化的多面体顶点矩阵D0对应的初始化的多面体支撑平面a0的法向量矩阵A0；针对k时刻，根据所述标准形式模型结构、输入数据、输出数据和噪声边界值获取约束平面Hk的法向量hk，约束平面是约束条件形成的平面；k为整数，k的初始值为1，k＝1,2,3,...,t；根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak；根据k时刻多面体顶点矩阵Dk确定待估计系统参数的估计值；其中，φkT＝[-y(k-1)-y(k-2)u(k-1)u(k-2)]，θh表示辅助估计参数向量，θh＝[θn+1θ；θn+1]，θ表示待估计系统参数向量，θn+1表示转换参数，θn+1为一个未知的正数；yk表示k时刻的输出数据，ek表示风力发电机的桨距子系统的测量噪声，表示测量噪声ek的下界，表示测量噪声ek的上界，测量噪声ek未知，和已知，hk1和hk2均是1×(n+1)维矩阵。2.根据权利要求1所述的基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述根据所述标准形式结构模型确定所述桨距子系统的待估计系统参数的约束条件，包括：根据所述标准形式模型结构确定待估计系统参数的非齐次不等式形式约束条件，所述非齐次不等式形式约束条件如下：利用转换参数θn+1将非齐次不等式形式约束条件转换为齐次不等式形式约束条件，所述齐次不等式形式约束条件如下：3.根据权利要求1所述的基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak，包括：当矩阵hk1和矩阵hk2中的元素都小于0时，令D0＝mD0，m＞1；重新执行所述获取与初始化的多面体顶点矩阵D0对应的初始化的多面体支撑平面a0和多面体支撑平面a0的法向量矩阵A0的步骤。4.根据权利要求1所述的基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法向量矩阵Ak，包括：当矩阵hk1和矩阵hk2中的元素都大于0时，令Dk＝Dk-1，Ak＝Ak-1。5.根据权利要求1所述的基于多面体滤波的风力发电机的系统参数估计方法，其特征在于，所述针对k时刻，根据约束平面法向量hk中的元素与0的关系，更新k时刻多面体顶点矩阵Dk和k时刻多面体支撑平面的法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子赟，张帅，王艳，刘子幸，纪志成，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32