基于模糊免疫PID控制下的风电变桨控制研究

【摘要】：风力发电机组是一个具有复杂多变量的非线性系统,变桨距控制系统是风力发电机组的重要组成部分,变桨距控制系统的控制算法对风力发电机组的安全稳定运行有重要的意义。变桨控制系统是一个强耦合、高阶非线性系统,工业应用中通常采用PID控制方法实现变桨控制。然而,传统的PID控制方法并不能取得良好的控制效果。 本文研究了模糊系统、免疫系统和PID控制算法融合的可行性及融合方式,将模糊免疫PID控制算法应用于风电变桨控制系统中,并将此算法与常规PID控制算法、模糊PID控制算法进行了仿真分析和比较。 1.论述了PID控制、模糊控制、免疫反馈控制的发展和研究现状,分析了三种控制方法的优缺点。 2.针对风电变桨系统的控制特点,分别采用了传统的PID控制算法、模糊PID控制算法、模糊免疫PID控制算法,对其进行了详细的分析,并设计相应的控制器。 3.以简化的风电变桨系统模型为控制对象,在MATLAB中采用模糊免疫PID控制算法对风电变桨控制系统进行仿真实验,并与传统PID控制算法、模糊PID控制算法的仿真结果进行比较。结果表明,本文所提出的算法具有强鲁棒性、强抗干扰性和良好的动、静态性能,在实际工程应用中具有一定的参考价值。 【关键词】：风力发电系统 变桨距控制 PID控制 模糊控制 免疫反馈控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10
• 1.2 国内外风力发展现状10-12
• 1.2.1 国内风力发电发展现状10-11
• 1.2.2 国外风力发电的发展现状11-12
• 1.3 风力发电结构与发展趋势12-15
• 1.3.1 风力发电机组结构简介12-13
• 1.3.2 风力发电技术的发展趋势13-15
• 1.4 本论文的主要目的和研究内容15-16
• 第2章 风电变桨控制理论分析16-29
• 2.1 风力发电的基本原理16-20
• 2.2 风电机组变桨控制原理20-24
• 2.2.1 变桨距风电机组的特点20-21
• 2.2.2 变桨距风电机组的运行状态21-22
• 2.2.3 变桨距风力发电机的控制策略22-24
• 2.3 风电变桨距控制过程分析24-29
• 2.3.1 变桨距机构实现分析24-27
• 2.3.2 变桨控制过程27-29
• 第3章 模糊免疫PID控制算法研究29-47
• 3.1 PID控制的基本原理29-32
• 3.1.1 位置式PID30-31
• 3.1.2 增量式PID31-32
• 3.2 模糊PID控制系统的设计32-36
• 3.2.1 模糊控制器的结构32-33
• 3.2.2 模糊PID控制系统的原理33-34
• 3.2.3 模糊自适应PID参数整定34-36
• 3.3 免疫系统的工作原理及特点36-37
• 3.3.1 免疫系统控制的基本原理36-37
• 3.3.2 免疫系统的特点37
• 3.4 模糊免疫PID控制系统的设计37-47
• 3.4.1 免疫算法的计算模型39-41
• 3.4.2 免疫反馈控制算法41-42
• 3.4.3 模糊免疫PID控制器设计42-44
• 3.4.4 免疫反馈规律的模糊自调整44-47
• 第4章 模糊免疫PID控制在风电变桨系统中的建模仿真47-53
• 4.1 模糊免疫PID用在变桨控制系统中的意义47
• 4.2 变桨距风力机重要部分数学模型的简化47-48
• 4.3 仿真模型建立48-53
• 第5章 风电变桨控制系统的仿真分析53-58
• 5.1 仿真分析53-56
• 5.2 仿真结论56-58
• 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64-74
• 附录164-71
• 附录271-74

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