[发明专利]一种风力机液压变桨距系统采样频率选择方法

权利要求书

1.一种风力机液压变桨距系统采样频率选择方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：根据阀的流量方程、液压缸工作腔的流量连续方程和力平衡方程描述风力机液压变桨距伺服系统数学关系，确定系统机理模型；

步骤(2)：通过位移传感器、伺服放大器与驱动器、伺服阀和液压缸的性能参数获得风力机液压变桨距伺服系统各功能环节的模型；

步骤(3)：结合步骤(1)中系统的机理模型和步骤(2)中各功能环节模型，得到风力机液压变桨距伺服闭环系统模型参数并确立最终模型结构；

步骤(4)：根据系统稳定裕度中的相位裕度指标定义系统脆弱性模型；

步骤(5)：根据步骤(3)得到的系统模型和步骤(4)得到的系统脆弱性模型验证系统连续时间模拟域稳定性，为后续数字域稳定性设计提供依据；

步骤(6)：在步骤(5)的基础上，借助MATLAB工具，通过最佳相位裕度区间和双线性w变换得到系统数字化的最佳采样频率区间。

2.如权利要求1所述的风力机液压变桨距系统采样频率选择方法，其特征在于：还包括步骤(7)：根据步骤(6)中获得的最佳采样频率范围上下限在双线性w变换域中验证数字系统稳定性设计，至此完成基于脆弱性原理的数字系统采样频率选择，即确定PLC采样单元性能指标。

3.如权利要求1所述的风力机液压变桨距系统采样频率选择方法，其特征在于：考虑到系统的低中频特性，即将脆弱性作为低中频稳定特性设计的性能参量，在保证系统具有鲁棒性的同时，对系统表现为低中频特性的脆弱性进行分析与设计，基于此完成数字系统的采样频率选择。

4.如权利要求1所述的风力机液压变桨距系统采样频率选择方法，其特征在于：步骤(1)中风力机液压变桨距伺服系统数学模型的确立，对于由交流调速机构、泵控动力机构、采样变送机构和PLC控制机构组成的典型的风力机液压变桨距伺服系统，根据伺服阀的流量方程：Q_L＝k_qx_v-k_cp_L液压工作腔的连续性流量方程：和力平衡方程：F＝A₁P₁-A₂P₂＝A₁P_L＝Ms²y+Bsy+Ky+F₁建立非对称性液压缸的数学模型；其中Q_L为控制阀负载流量，k_q为滑阀的流量增益，k_c为滑阀的流量-压力系数，x_v为阀芯位移，P_L为阀控液压缸系统的负载压力，C_ie为油缸总泄露系数，C_ta为系统泄露系数，P_s为供油源压力，V₁为无杆腔体积，β_e为有效体积弹性模量，m为活塞杆的质量，s为拉氏变换算子，y为液压缸行程，F为阀控液压缸系统的驱动力，A₁为无杆腔横截有效面积面积，A₂为有杆腔面积横截有效面积，P₁为无杆腔压力，P₂为有杆腔压力，M为负载的质量，B为活塞和负载的粘性阻尼系数，K为负载的弹簧刚度，F₁为作用在活塞上的任意外负载力，其中关桨过程的数学模型为k_q为伺服阀的流量系数，A₁为无杆腔横截有效面积面积，w_h为液压固有频率，ξ_h为液压阻尼比；开桨过程的数学模型为其中为伺服阀的流量系数，A₂为有杆腔面积横截有效面积，w_h为液压固有频率，ξ_h为液压阻尼比。

5.如权利要求1所述的风力机液压变桨距系统采样频率选择方法，其特征在于：步骤(5)中通过连续时间模拟域的稳定裕度来表征模拟系统的脆弱性，并以此作为后续数字系统脆弱性分析和设计的依据。