基于数据的风能转换系统的控制方法研究

【摘要】：随着经济的持续增长、社会的高速发展,传统能源短缺问题和由此带来的环境污染问题正在逐渐制约着人类的进步。风能是一种取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生新能源,开发和利用风能等再生能源成为人类解决生存问题的战略选择,因此对风力发电系统的研究受到了学者们的广泛关注,尤其是控制技术的研究。风能转换系统是个高阶、非线性、强耦合、时变的复杂系统,建立精确的数学模型非常困难,既消耗大量的时间,又不可避免的存在未建模动态、固有误差和不确定因素。所以本文在风能转换系统中引入数据驱动控制的理论,绕开风能转换系统的模型对风力发电系统进行控制。 根据额定风速以下的优化控制目标,用一时变动态系统等价替代此工作点的风能转换系统,利用测量的系统输入输出数据通过投影估计算法或最小二乘算法估计参数拟梯度向量,在线调整参与设计出基于数据的自适应控制器;在此基础上引入滑模变结构控制,将两者结合得到基于数据的自适应滑模控制;仿真研究验证了额定风速以下,风能转换系统中基于数据的自适应控制的有效性以及基于数据的自适应滑模控制的优越性。 在额定风速以下,风能转换系统通过调节电磁转矩来控制发电机转子转速,从而跟踪最佳功率系数曲线以获得最大的风能;而在额定风速以上,风能转换系统需要同时控制桨距角和电磁转矩以实现恒功率输出,同时保持转速在额定值附近。本文在额定风速以下控制电磁转矩,额定风速以上采用多变量控制策略同时控制桨距角和电磁转矩,利用风能转换系统的输入输出数据获取马尔可夫参数,构造一个基于数据的控制器状态观测器,通过差分Riccati方程的闭合解设计出最优反馈控制器。仿真结果显示了基于数据的最优控制能有效地实现额定风速以下的最大风能捕获,额定风速以上的恒功率输出控制。 【关键词】：风能转换系统 基于数据 自适应控制 最优控制 拟梯度向量 马尔可夫参数
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 课题的研究背景及意义7-11
• 1.1.1 国内外风力发电的现状7-9
• 1.1.2 国内外风力发电的趋势9-10
• 1.1.3 课题的研究意义10-11
• 1.2 风能转换系统的结构和控制技术11-13
• 1.2.1 风能转换系统的结构组成11-12
• 1.2.2 风能转换系统的控制技术12-13
• 1.3 数据驱动控制技术13-15
• 1.3.1 数据驱动控制的背景13-14
• 1.3.2 数据驱动控制的方法14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 风能转换系统的理论基础17-29
• 2.1 概述17-18
• 2.2 风能转换系统的机理模型18-24
• 2.2.1 风速18-19
• 2.2.2 气动子系统19-20
• 2.2.3 变桨伺服系统20-21
• 2.2.4 传动系统21-22
• 2.2.5 电磁子系统22-24
• 2.3 风能转换系统的优化控制目标24-27
• 2.3.1 额定风速以下控制目标25-26
• 2.3.2 额定风速以上控制目标26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 基于数据的风能转换系统的自适应控制29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 基于数据的自适应控制方法29-33
• 3.2.1 时变动态线性化29-31
• 3.2.2 拟梯度向量的估计31-32
• 3.2.3 基于数据的自适应控制律32
• 3.2.4 基于数据的自适应滑模控制律32-33
• 3.3 风能转换系统中的应用33-39
• 3.3.1 基于数据的自适应控制器设计33-34
• 3.3.2 仿真研究34-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 基于数据的风能转换系统的最优控制41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 基于数据的最优控制方法41-45
• 4.2.1 最优问题描述41-42
• 4.2.2 马尔可夫参数的获取42-43
• 4.2.3 数据驱动的最优控制律43-44
• 4.2.4 状态向量估计44-45
• 4.3 风能转换系统中的应用45-53
• 4.3.1 基于数据的最优控制器设计45-47
• 4.3.2 额定风速以下仿真研究47-50
• 4.3.3 额定风速以上仿真研究50-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 结论与展望55-57
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-63
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文63

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

风力发电与电力市场    雷亚洲,Gordon Lightbody

风电产业和风电轴承(一)    何加群;

国内外风力发电概况及发展方向    关伟;卢岩;

额定风速以上风力发电机组的恒功率H_∞鲁棒控制    张先勇;吴捷;杨金明;舒杰;

基于微分几何的风力发电机组恒功率控制    陈思哲;吴捷;姚国兴;杨金明;

LPV动态补偿的风能转换系统变桨距控制    沈艳霞;朱芸;纪志成;

数据驱动控制理论及方法的回顾和展望    侯忠生;许建新;

国内外风力发电技术的现状与发展趋势    田德;

风电形势及其前景展望    李俊峰;马玲娟;

全球风力发电现况及发展趋势    施鹏飞;

无模型自适应控制理论几类问题的研究    王卫红

双馈风力发电系统用双PWM变换器的研究    曹青

广义最小二乘限定记忆参数辨识方法与仿真研究    鲁照权;俞宗嘉;胡金东;胡焱东;

康平县风力资源调查与分析    李娟;王贵元;

火箭炮交流伺服系统全局滑模控制    陈福红;马大为;杨必武;朱忠领;

基于系统特征数据辨识的控制器设计    孟庆波;尹怡欣;关心;

低碳经济下烟台风电产业的发展取向    谭玲玲;

减摇水舱试验台架系统无模型自适应控制    马洁;刘小河;李国斌;

基于机器鱼尾鳍推进伺服系统的改进控制算法    张毅;邓皓文;刘洪昌;付文勇;

模糊自适应PID控制方法研究与仿真    李春光;孙朝霞;

机械电子控制金属带式变速器速比控制及仿真    骆顺志;程越;李鑫;

卟啉传感器气体检测系统流量控制研究    罗军;

仿人智能MFA控制在过热蒸汽温度系统中的应用    徐爱东;李传庆;陈艳军;刘广生;韩莉;

直流电机调速系统的无模型学习自适应控制    曹荣敏;侯忠生;黄健;

无模型自适应控制方法在永磁直线电机控制中的应用    金尚泰;侯忠生;王卫红;

改进的带无模型外环补偿的自适应控制系统    蔡满军;刘明坤;田广军;刘建军;

基于无模型自适应控制的反馈-前馈迭代学习控制系统收敛性研究    晏静文;侯忠生;

A Statistical Analysis of Model Free Adaptive Control with Measurement Disturbance    

风能转换系统的双频环最优容错控制    王萧;王艳;纪志成;

Trajectory Tracking and Optimal Obstacle Avoidance of Mobile Agent based on Data-driven Control    

一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法    王卫红;侯忠生;霍海波;金尚泰;

基于LPV的直驱式永磁同步风电系统控制器设计    刘香霞;沈艳霞;潘庭龙;万红淑;

潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究    朱怡

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

新型可编程电液比例控制器关键技术研究    聂勇

中国风电产业融资问题研究    张伯松

双馈风电机组模型预测控制研究    井艳军

大型双馈风电机组动态载荷控制策略研究    王晓东

基于高阶内模的迭代学习控制及应用    殷辰堃

数据驱动无模型自适应控制与学习控制的鲁棒性问题研究    卜旭辉

基于并联机构的多维减振装置及其主动控制技术的研究    吴伟光

炼焦过程综合生产目标的智能预测与协调优化研究    王伟

大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析    魏义利

基于RBF神经网络与蚁群算法的瓦斯预测模型研究    崔小彦

参数不确定性系统的鲁棒稳定性研究    关永强

小型水平轴被动调速风力机设计与研究    崔文篆

风电机组监控安全通信系统设计与实现    林媛源

模糊控制在无人侦察机稳定平台中的应用研究    王成龙

不同工况下离网型永磁同步发电机电磁与传热特性的研究    仝世伟

小型单相并网风力发电变流器的研究    冯其塔

变速恒频风力发电系统的运行仿真及谐波特性研究    李斌

风能利用建筑的风能利用效能研究与结构分析    张玉

2020年中国的科学和技术发展研究    贺德馨,屠恒章,邓小刚,谭仲明,王众托,郭礼和,王学美,袁发焕,梅建,孙永华,彭庆星,吕广庶,金城,盖钧镒,何雄奎,张嘉宾,李春海,程云,田成华,张永学,朱广友,黄培清,秦彦波,济钢

锅炉汽包水位MFAC-PID串级控制方案的仿真研究    李传庆,刘广生

PWM整流器的控制器工程化设计方法    熊健,张凯,陈坚

安装MR阻尼器工程结构的非参数模型自适应控制    周强,瞿伟廉

永磁直线同步电动机的滑模-H_∞鲁棒跟踪控制    田艳丰,郭庆鼎

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究    赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江

交流励磁发电机运行及控制原理    廖勇,杨顺昌

国内外风力发电的情况及发展趋势    王素霞;

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制    刘其辉,贺益康,赵仁德

变速恒频风力发电系统运行与控制研究    刘其辉

变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究    赵仁德

风力发电系统中的最优控制策略综述    杨俊华,吴捷,杨金明,杨苹

模糊控制在风能转换系统中的应用    邓英,王士荣,姚兴佳

基于风能转换系统的T-S模糊建模与控制    孟涛;沈艳霞;纪志成;

无刷双馈风力发电系统的动态建模与仿真研究(英文)    张先勇;吴捷;杨俊华;

关于最佳风场和风轮尺寸的研究    Gheorghe Olaru,Adriau Radu

LPV动态补偿的风能转换系统变桨距控制    沈艳霞;朱芸;纪志成;

风能转换系统的双频环容错控制    王萧;王艳;纪志成;

基于dSPACE的风能转换系统LPV增益调度控制    陈进军;纪志成;

新型变速恒频风能转换系统的实现原理与运动学分析    穆安乐;刘宏昭;张明洪;王建平;

带有柔性混合驱动环节的变速恒频风能转换系统功率流分析    穆安乐;刘宏昭;张明洪;王建平;

风能转换系统的双频环最优容错控制    王萧;王艳;纪志成;

基于鲁棒H_∞状态反馈的风能转换系统的双频环容错控制    陈奇;王林高;王士湖;王萧;

基于On-off和H_∞状态反馈的风能转换系统的双频环优化控制    孟涛;沈艳霞;纪志成;

基于模糊控制的风力发电机组仿真研究    胡林静;席东民;王永兰;

变速恒频风力发电机组的最大功率捕获的控制策略研究    杜志伟;赵峰;杜晓亚;

风力发电机组电气控制系统的研究分析    顾鑫;惠晶;

最大风能捕获控制研究    李建林;

小型风力发电机在通信基站中的应用    郝三存;郑根春;

风光储互补发电系统应用    徐传进;吴琪;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

张利平与斯维奇风力发电系统(北京)有限公司高管座谈    记者 王庆华

以科技创造风能行业的未来    林虎

“明年的订单都接满了”    记者 程连红

我国与丹麦合作展开风电研究    

日本家用发电系统日渐流行    日商

10亿能源项目落户扬州    朝霞　季煜

采用8大节能系统 可为电动汽车充电    记者 钟文

风电功率模块应具备高可靠性长寿命特征    

我区首座单机容量最大风光互补发电站投入使用    记者 马疆虎　巴桑 梁秦

惠山风电产业实现核心技术突破    苏卫东

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

风力发电机组控制策略优化与实验平台研究    刘军

新型无刷双风轮直驱风力发电机组及其控制技术研究    刘艳萍

双转子永磁同步风力发电机控制系统的研究    肖如晶

大型变速变距风力发电机组的柔性协调控制技术研究    邢作霞

低电压故障下双馈风力发电系统特性分析与运行控制    宋战锋

直驱永磁同步风力发电系统功率平滑策略的研究与控制系统设计    胡雪松

双馈风力发电系统能量成型控制策略研究    宋蕙慧

大容量双馈式风力发电系统并网关键问题研究    周宏林

大型并网风力发电机组控制算法研究    叶杭冶

基于数据的风能转换系统的控制方法研究    徐莉莉

永磁同步风能转换系统的转速控制研究    王伟

风能转换系统的建模与控制    蒋浩

直驱型永磁同步风力发电变桨距控制研究    朱必刚

风能转换系统的多目标优化控制研究    李元龙

风能转换系统的容错控制方法研究    王萧

变速恒频双馈风力发电系统的建模与控制    陈进军

小型风力发电系统最大功率追踪及控制器的研究    李朋

风力发电系统基于能量的非线性控制    高文亮

变速恒频风力发电系统控制方法研究    孟涛