[发明专利]一种大型风电机组的鲸鱼群PID独立变桨控制方法

摘要

本发明涉及一种大型风电机组的鲸鱼群PID独立变桨控制方法，包括如下步骤：通过叶片载荷模型，计算出各叶片在垂直于叶轮面方向的弯矩；将各叶片垂直于叶轮面方向的弯矩进行MBC坐标变换，得到coleman坐标系下的俯仰弯矩和偏航弯矩；通过鲸鱼群PID控制器算法求解得到分别用于消除俯仰弯矩和偏航弯矩的影响角；从而得到各叶片的桨距角增量，再与统一变桨角度进行叠加，得到各叶片的独立变桨桨距角后，通过变桨驱动器完成独立变桨动作。通过对鲸鱼群算法进行优化，在PID参数整定精度、稳定性方面具有良好的动态性能，有效降低机组的不平衡载荷，减少机组的振动情况，保证输出功率更加稳定平滑，提升机组的寿命。

主权项

1.一种大型风电机组的鲸鱼群PID独立变桨控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、计算弯矩，通过叶片载荷模型，计算出各叶片在垂直于叶轮面方向的弯矩；步骤2、计算俯仰弯矩和偏航弯矩，根据步骤1得到的各叶片垂直于叶轮面方向的弯矩进行MBC(muti‑blade coordinate)坐标变换，得到coleman坐标系下的俯仰弯矩和偏航弯矩；步骤3、计算消除俯仰弯矩的影响角和消除偏航弯矩的影响角，通过鲸鱼群PID控制器求解得到coleman坐标系下分别用于消除步骤2得到的俯仰弯矩和偏航弯矩的影响角，所述鲸鱼群PID控制器中鲸鱼群算法计算每条鲸鱼个体的目标函数值f的函数模型如下：式中，比例系数kp和积分时间常数ki为待整定的两个PID参数，gm表示系统的幅值裕度，pm表示系统的相位裕度，st表示系统的调节时间，os表示系统的超调量；gth表示预先指定的最小幅值裕度，pth表示预先指定的最小相位裕度，sth表示期望的调节时间；[l_p,u_p]表示k_p的定义域，[l_i,u_i]表示k_i的定义域；步骤4、计算独立变桨桨距角，将步骤3得到的影响角进行MBC逆变换，得到各叶片的桨距角增量，再与统一变桨角度进行叠加，得到各叶片的独立变桨桨距角；步骤5、完成独立变桨，根据步骤4得到的独立变桨桨距角，各变桨驱动器完成独立变桨执行动作。