基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统技术方案

公开了一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其将预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷通过时序编码器提取其在时间维度上的动态变化隐含特征以得到全局载荷特征向量，将多个预定时间点的MRE

【技术实现步骤摘要】
基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统


[0001]本申请涉及智能控制领域，且更为具体地，涉及一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统。

技术介绍

[0002]风能作为一种可再生的清洁能源是绿色能源的代表。海上风力发电是一种对风能进行有效开发利用的新技术，已成为风力发电的主流发展趋势，在全球范围受到越来越多的关注。海上风力机采用新型复合材料后比以前更大更轻，这些大型柔性结构容易受到海洋环境外部振动源影响。为了保证海上风电机组的安全运行，需要对风电机组的动力响应进行振动控制。目前，国内外学者对海上风机塔架/叶片的振动控制主要采用在海上风机塔架顶部(即机舱内)安装被动调谐质量阻尼器(TMD)，通过抑制塔顶位移最大的塔架基本振型，达到对风机塔架的减振效果，该方法适用于海上风机在风、波浪低频载荷下的振动控制，此时风机塔架的主要激发模态为塔顶位移的第一阶主振型。
[0003]世界上很多已建或在建海上风电机组位于地震多发地带，在风、波浪、地震多种载荷作用下，海上风机的高阶模态振型被激发，系统呈现多个不同阶次固有频率的振动特征，若仍采用针对常规工况(风/浪载荷)设计的被动TMD对风机减振，效果会大大降低甚至造成抑振失效。
[0004]因此，期待一种更为优化的用于海上风机的振动控制方案。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其将预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷通过时序编码器提取其在时间维度上的动态变化隐含特征以得到全局载荷特征向量，将多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值和海上风机的风机结构的位移响应值通过时序编码器提取其在时序维度上的动态隐含关联特征以得到磁场控制特征向量和位移响应特征向量，然后，分别对前述三个特征向量进行融合和校正以得到校正后后验概率特征向量，最后将所述校正后后验概率特征向量通过分类器以得到分类结果。这样，可以准确地对风电机组的动力响应进行振动控制，以保证海上风电机组的安全运行。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其包括：
[0007]数据采集模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷，所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值，以及，所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值；
[0008]载荷数据时序特征提取模块，用于将所述预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷分别排列为输入向量后通过包含一维卷积层的时序编码器以得到
第一至第三载荷特征向量；
[0009]载荷特征融合模块，用于融合第一至第三载荷特征向量以得到全局载荷特征向量；
[0010]磁场数据和位移数据编码模块，用于将所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值和所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值分别排列为输入向量后通过所述包含一维卷积层的时序编码器以得到磁场控制特征向量和位移响应特征向量；
[0011]贝叶斯推断模块，用于使用贝叶斯概率模型来融合所述磁场控制特征向量、所述位移响应特征向量和所述全局载荷特征向量以得到后验概率特征向量；
[0012]后验分布校正模块，用于基于所述后验概率向量中所有位置的特征值集合的均值和方差，对所述后验概率特征向量中各个位置的特征值进行校正以得到校正后后验概率特征向量；以及
[0013]振动控制结果生成模块，用于将所述校正后后验概率特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值应增大或应减小。
[0014]根据本申请的另一方面，提供了一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制方法，其包括：
[0015]获取预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷，所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值，以及，所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值；
[0016]将所述预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷分别排列为输入向量后通过包含一维卷积层的时序编码器以得到第一至第三载荷特征向量；
[0017]融合第一至第三载荷特征向量以得到全局载荷特征向量；
[0018]将所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值和所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值分别排列为输入向量后通过所述包含一维卷积层的时序编码器以得到磁场控制特征向量和位移响应特征向量；
[0019]使用贝叶斯概率模型来融合所述磁场控制特征向量、所述位移响应特征向量和所述全局载荷特征向量以得到后验概率特征向量；
[0020]基于所述后验概率向量中所有位置的特征值集合的均值和方差，对所述后验概率特征向量中各个位置的特征值进行校正以得到校正后后验概率特征向量；以及
[0021]将所述校正后后验概率特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值应增大或应减小。
[0022]与现有技术相比，本申请提供的一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其将预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷通过时序编码器提取其在时间维度上的动态变化隐含特征以得到全局载荷特征向量，将多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值和海上风机的风机结构的位移响应值通过时序编码器提取其在时序维度上的动态隐含关联特征以得到磁场控制特征向量和位移响应特征向量，然后，分别对前述三个特征向量进行融合和校正以得到校正后后验概率特征向量，最后将所述校正后后验概率特征向量通过分类器以得到分类结果。这样，可以准确地对风电机组
的动力响应进行振动控制，以保证海上风电机组的安全运行。
附图说明
[0023]通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0024]图1A和图1B图示了Kobe地震加速度时程和Kobe地震加速度谱。
[0025]图2图示了根据本申请实施例的基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统的应用场景图。
[0026]图3图示了根据本申请实施例的基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统的框图。
[0027]图4图示了根据本申请实施例的基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统中所述载荷数据时序特征提取模块的框图。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷，所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值，以及，所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值；载荷数据时序特征提取模块，用于将所述预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷分别排列为输入向量后通过包含一维卷积层的时序编码器以得到第一至第三载荷特征向量；载荷特征融合模块，用于融合第一至第三载荷特征向量以得到全局载荷特征向量；磁场数据和位移数据编码模块，用于将所述多个预定时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值和所述多个预定时间点的海上风机的风机结构的位移响应值分别排列为输入向量后通过所述包含一维卷积层的时序编码器以得到磁场控制特征向量和位移响应特征向量；贝叶斯推断模块，用于使用贝叶斯概率模型来融合所述磁场控制特征向量、所述位移响应特征向量和所述全局载荷特征向量以得到后验概率特征向量；后验分布校正模块，用于基于所述后验概率向量中所有位置的特征值集合的均值和方差，对所述后验概率特征向量中各个位置的特征值进行校正以得到校正后后验概率特征向量；以及振动控制结果生成模块，用于将所述校正后后验概率特征向量通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的MRE
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TMD装置的磁场控制强度值应增大或应减小。2.根据权利要求1所述的基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其特征在于，所述载荷数据时序特征提取模块，包括：输入向量构造单元，用于将所述预定时间段内多个预定时间点的风载荷、波浪载荷和地震载荷按照时间维度分别排列为输入向量以得到第一输入向量、第二输入向量和第三输入向量；全连接编码单元，用于使用所述时序编码器的全连接层以如下公式分别对所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量进行全连接编码以分别提取出所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量中各个位置的特征值的高维隐含特征，其中，所述公式为：其中X是所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量，Y是输出向量，W是权重矩阵，B是偏置向量，表示矩阵乘；以及一维卷积编码单元，用于使用所述时序编码器的一维卷积层以如下公式分别对所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量进行一维卷积编码以分别提取出所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量中各个位置的特征值间的高维隐含关联特征，其中，所述公式为：其中，a为卷积核在x方向上的宽度、F(a)为卷积核参数向量、G(x
‑
a)为与卷积核函数运
算的局部向量矩阵，w为卷积核的尺寸，X表示所述第一输入向量、所述第二输入向量和所述第三输入向量。3.根据权利要求2所述的基于磁流变调谐质量阻尼器的海上风机振动控制系统，其特征在于，所述载荷特征融合模块，包括：预分类单元，用于将所述第一至第三载荷特征向量分别通过预分类器以得到第一至第三概率值；以及融合单元，以所述第一至第三概率值作为权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯笑丹，赵建勇，王建国，史祥，包紫晨，于洋，王宏伟，延卫忠，王俊，
申请(专利权)人：北京华能新锐控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：