[发明专利]基于优化准确性的风电试验台控制周期选取方法及系统

权利要求书

1.一种优化准确性的风电试验台控制周期选取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，建立基于一阶滤波器的含时延转动惯量补偿策略的风电机组试验台传动链模型；

步骤2，对风电机组试验台传动链模型进行离散化，得到以高速侧转轴加速度为输出，以不平衡转矩为输入的z域传递函数H(z)，并获取传递函数状态矩阵A；具体包括：

步骤2-1，根据风电机组试验台传动链模型，考虑系统时延以高速侧转轴加速度α为输出，传动链不平衡转矩ΔT为输入，进行离散z变换，得到传递函数H(z)：

式中，J_t为折算至高速侧的风力机全部转动惯量，J_s为风力机模拟器传动链全部转动惯量，α_d为一阶滤波器的系数，k₀为时延τ相对于控制周期T的倍数，k₀＝τ/T，定义为时延阶数；

步骤2-2，基于步骤2-1中得到的传递函数H(z)，将分母最高次项单位化可得：

由此得到传递函数H(z)的状态矩阵A：

步骤3，基于Lyapunov方程的离散形式，结合所述状态矩阵A，获得一个包含风电机组试验台参数在内的Lyapunov矩阵方程；具体包括：

依据Lyapunov方程，对于风电试验台系统，其渐进稳定的充要条件是：给定任意正定对称矩阵Q，存在一个正定对称矩阵P使方程成立：

A^TPA-P＝-Q

其中，Q为单位阵；

步骤4，对于步骤3得到的Lyapunov矩阵方程，仅改变时延阶数进行求解，获取时延阶数稳定边界，换算后即可得到准确性最优的控制周期；具体包括：

步骤4-1，初始化时延阶数k₀为1，在步骤3得到的方程中设置风电机组试验台参数进行求解，判断风电机组试验台传动链模型的稳定性；

步骤4-2，按设定步长增大时延阶数k₀，重复步骤4-1，获取保持系统稳定的最大时延阶数k₀，由此获得最小控制周期T，该周期即为准确性最优的控制周期。

2.根据权利要求1所述的优化准确性的风电试验台控制周期选取方法，其特征在于，步骤1所述建立基于一阶滤波器的含时延转动惯量补偿策略的风电机组试验台传动链模型，具体包括：

在传统转动惯量补偿策略的基础上引入一阶数字滤波器，由此基于传统的风电机组试验台离散模型获得包含一阶数字滤波器的风电机组试验台传动链模型，该模型是在传统的风电机组试验台离散模型的转矩补偿回路引入一阶数字滤波器。

3.一种优化准确性的风电试验台控制周期选取系统，其特征在于，所述系统包括：

模型构建模块，用于建立基于一阶滤波器的含时延转动惯量补偿策略的风电机组试验台传动链模型；

离散化模块，用于对风电机组试验台传动链模型进行离散化，得到以高速侧转轴加速度为输出，以不平衡转矩为输入的z域传递函数H(z)，并获取传递函数状态矩阵A；具体包括：

步骤2-1，根据风电机组试验台传动链模型，考虑系统时延以高速侧转轴加速度α为输出，传动链不平衡转矩ΔT为输入，进行离散z变换，得到传递函数H(z)：

式中，J_t为折算至高速侧的风力机全部转动惯量，J_s为风力机模拟器传动链全部转动惯量，α_d为一阶滤波器的系数，k₀为时延τ相对于控制周期T的倍数，k₀＝τ/T，定义为时延阶数；

步骤2-2，基于步骤2-1中得到的传递函数H(z)，将分母最高次项单位化可得：

由此得到传递函数H(z)的状态矩阵A：

稳定性判据构建模块，用于基于Lyapunov方程的离散形式，结合所述状态矩阵A，获得一个包含风电机组试验台参数在内的Lyapunov矩阵方程；具体包括：

依据Lyapunov方程，对于风电试验台系统，其渐进稳定的充要条件是：给定任意正定对称矩阵Q，存在一个正定对称矩阵P使方程成立：

A^TPA-P＝-Q

其中，Q为单位阵；

最优控制周期获取模块，用于对稳定性判据构建模块得到的Lyapunov矩阵方程，仅改变时延阶数进行求解，获取时延阶数稳定边界，换算后即可得到准确性最优的控制周期；具体包括：

步骤4-1，初始化时延阶数k₀为1，在步骤3得到的方程中设置风电机组试验台参数进行求解，判断风电机组试验台传动链模型的稳定性；

步骤4-2，按设定步长增大时延阶数k₀，重复步骤4-1，获取保持系统稳定的最大时延阶数k₀，由此获得最小控制周期T，该周期即为准确性最优的控制周期。