[发明专利]基于强化Q学习的风电机组偏航系统H∞跟踪控制方法

权利要求书

1.基于强化Q学习的风电机组偏航系统H∞跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在风电机组存在外界扰动和系统状态不确定的工况下，建立风电机组偏航控制系统的数学模型；

步骤S2、基于风电机组偏航控制系统的数学模型，设计强化Q学习控制方法，得到最优控制输入和最差扰动输入

步骤S3、基于步骤S2中得到最优控制输入和最差扰动输入对风电机组在外界扰动和系统状态不确定的工况下进行偏航控制。

2.根据权利要求1所述的基于强化Q学习的风电机组偏航系统H∞跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S1中风电机组偏航控制系统为由强化Q学习控制器(1)、偏航电动机(2)、减速器(3)、机舱(4)和偏航位置检测元件(5)依次连接形成的闭合回路，其中偏航位置检测元件(5)内建立有偏航位置检测元件数学模型；偏航电动机(2)内建立有偏航电动机电枢回路数学模型、偏航电动机反电势数学模型和偏航电动机力矩数学模型；机舱(4)内建立有齿轮减速器数学模型和机舱运动数学模型。

3.根据权利要求1所述的基于强化Q学习的风电机组偏航系统H∞跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S1中风电机组偏航控制系统的数学模型的控制方法为：

参考风向角θ_r和偏航位置检测元件(5)所测风轮轴向角θ'_T的差值为σ，σ输入强化Q学习控制器(1)，强化Q学习控制器(1)通过强化Q学习控制方法输出最优控制输入和最差扰动输入并将输出值输入至偏航电动机(2)，通过偏航电动机(2)内偏航电动机电枢回路数学模型、偏航电动机反电势数学模型和偏航电动机力矩数学模型的运算，将运算输出的结果经减速器(3)与外界扰动输入M_k共同输入至机舱(4)，通过机舱(4)内齿轮减速器数学模型和机舱运动数学模型的运算，将运算输出的结果输入至偏航位置检测元件(5)，通过偏航位置检测元件(5)内的偏航位置检测元件数学模型输出实际风轮轴向角θ_T，形成一个循环的控制系统。

4.根据权利要求2或3所述的基于强化Q学习的风电机组偏航系统H∞跟踪控制方法，其特征在于，

所述偏航位置检测元件数学模型为：

θ_T＝θ'_T

式中，θ_T为检测元件输入值，θ'_T为检测元件输出标幺值；

所述偏航电动机电枢回路数学模型为：

式中，u为电枢控制电压；E_b为电枢反电势；R_a为电枢直流电阻；i_a为电枢回路电流；L_a为电枢绕组电感；

所述偏航电动机反电势数学模型为：

式中，z_b为反电势系数；ω为机舱转动角速度；N₁为减速器电动机主动齿轮齿数；N₂为机舱从动齿轮齿数；K为电动机减速比；

所述偏航电动机力矩数学模型为：

M′_m＝L_mi_a

式中，M'_m为电动机主动力矩；L_m为主动力矩系数；i_a为电枢回路电流；

所述齿轮减速器数学模型为：

当不考虑传动系统损耗时有：

式中，M_m为作用在机舱上的主动力矩；

所述机舱运动数学模型为：

J＝K²·J₁+J₂

f＝K²·f₁+f₂

式中，J为机舱旋转轴上的等效转动惯量，J₁为电动机转动惯量，J₂为机舱转动惯量，f为机舱旋转轴上等效粘性摩擦系数，f₁为电动机粘性摩擦系数，f₂为机舱粘性摩擦系数；

所述机舱绕塔架的旋转运动数学模型为：

式中，M为作用在机舱上的外界扰动力矩。