自抗扰控制技术在风电变桨系统中的应用研究

【摘要】：自抗扰控制技术是在传统PID控制器的基础上,引入大量的非线性函数发展出来的新型控制技术。它不依赖被控对象的精确数学模型,能够对外部的未知扰动进行估计和补偿,从而使得自抗扰控制器具有对被控对象依赖小,响应速度快,超调小,抗干扰能力强等特点,已发展成为现代控制领域新兴的研究方向。目前,对自抗扰控制器的研究已经逐渐成熟,主要有以下三个研究方向。一方面从自抗扰控制技术的自身特性出发,研究其适用性及优越性,另一方面针对自抗扰控制器参数过多的问题,进行的参数整定研究,还有一部分则从事自抗扰技术从学术界到工业界的过渡,即对实际工程应用的研究。本文在自抗扰控制理论的基础上,对自抗扰控制器的线性简化,性能分析和应用等方面进行了分析研究。首先对自抗扰控制技术的研究意义和发展概况进行了简略的总结。其次对自抗扰控制技术的基础理论进行了分析介绍,然后为了解决自抗扰控制器参数过多,不易整定的问题,采用了线性简化的方法,引入了线性自抗扰控制器,其中重点研究了参数变化对线性自抗扰控制器性能的影响,并以仿真实验来对比了自抗扰控制器在简化前后的控制效果,证明了线性自抗扰控制器继承了自抗扰控制器的优点,具有良好的适用性和稳定性。最后,将线性自抗扰控制器应用到风电变桨系统中以体现其应用价值。现代社会新能源已经成为人们日益关注的焦点,风能作为一种具有很大应用前景的能源,在我国得到了很大的发展,具有一定的国际影响力。针对风力变桨距发电系统这种复杂非线性系统,采用线性自抗扰控制器构造控制系统,以其不依赖控制对象,能够对外部存在的未知扰动进行补偿的特点对被控对象进行合理的控制。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真实验,与传统PI控制器进行比较,研究不同风速情况下的控制效果。证明了线性自抗扰控制器具有一定的可行性,能够达到控制要求,具备实际应用价值。 【关键词】：自抗扰控制器 线性简化 风力发电系统 变桨控制
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TM614
【目录】：

• 中文摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究目的和意义9-11
• 1.2 国内外发展概况11
• 1.3 论文主要内容及章节安排11-13
• 第2章 自抗扰控制理论及线性简化技术13-27
• 2.1 自抗扰控制理论13-17
• 2.1.1 自抗扰控制原理13
• 2.1.2 跟踪微分器(TD)13-15
• 2.1.3 扩张状态观测器(ESO)15-17
• 2.1.4 非线性反馈控制率(NLSEF)17
• 2.2 自抗扰控制器参数整定问题17-18
• 2.3 线性自抗扰控制18-21
• 2.3.1 线性自抗扰控制器的原理18-20
• 2.3.2 线性自抗扰控制器的结构及组成20-21
• 2.3.3 线性自抗扰控制器参数整定21
• 2.4 线性自抗扰控制器的参数影响21-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 风力发电系统建模27-39
• 3.1 风力发电机基础理论28-30
• 3.2 风力发电机数学模型30-36
• 3.2.1 风轮机模型31-32
• 3.2.2 异步发电机模型32-35
• 3.2.3 传动机构模型35-36
• 3.3 风力发电系统实现36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第4章 线性自抗扰控制技术在风电变桨系统中的应用研究39-50
• 4.1 线性自抗扰风电变桨控制系统39-41
• 4.2 线性自抗扰器的参数选取41-42
• 4.3 渐变风仿真研究42-44
• 4.4 四分量风仿真研究44-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 总结与展望50-53
• 5.1 工作总结50-51
• 5.2 研究展望51-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间发表论文情况57

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