關(guān)鍵詞：模糊控制 變槳距 風(fēng)力發(fā)電機 智能控制 仿真
1 引 言
對風(fēng)力發(fā)電機進行調(diào)節(jié)常用的兩種形式是失速調(diào)節(jié)和槳距調(diào)節(jié)，這兩種方案都有不足之處，如：定槳距失速型調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機不能達到最大的效率。變槳距調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機在陣風(fēng)情況下輸出的波動較大。
變槳距失速調(diào)節(jié)方式則融合了兩者的優(yōu)點。變槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機葉片也是通過軸承固定在輪轂上，可以繞葉片的展向軸線轉(zhuǎn)動調(diào)整槳距角度。在低風(fēng)速時，可以通過調(diào)節(jié)槳距角來增大氣流的攻角，使得輸出功率達到該風(fēng)速時的最大值。在額定風(fēng)速以上時，通過增大槳距角來減小氣流攻角，從而限制輸出功率的過載，因此風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率可以保持恒定。在陣風(fēng)情況下，同失速調(diào)節(jié)葉片一樣，葉尖剎車裝置可以迅速制動葉輪。剎車時，葉片轉(zhuǎn)動，相當(dāng)于氣體剎車，減少了機械剎車對傳動系統(tǒng)的沖擊，同時減輕了剎車結(jié)構(gòu)的負荷。
目前由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機很少，所以風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)一般采用開環(huán)控制，極少數(shù)使用PID調(diào)節(jié)器來控制，風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)是一個高階、非線性、強耦合、多變量時變的系統(tǒng)。用開環(huán)控制或常規(guī)的PID控制很難滿足要求。因此我們設(shè)計了一種新的模糊控制器來控制該風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)。
2 模糊控制算法的設(shè)計
風(fēng)力發(fā)電機的模糊控制規(guī)則的設(shè)計:
設(shè)輸出功率的誤差為E，誤差的變化為EC，槳距角的變化為U，假定選取E的語言變量的詞集均為
｛NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB｝
選取EC及U的語言變量詞集為
｛NB，NM，NS，O，PS，PM，PB｝
模糊控制狀態(tài)表如表1所示：
3 基本模糊查詢表的建立
4 模糊控制器與風(fēng)力發(fā)電機連接后的仿真
圖1 是采用模糊控制器的風(fēng)力發(fā)電機的仿真結(jié)構(gòu)圖。
圖1 采用模糊控制器的風(fēng)力發(fā)電機模型結(jié)構(gòu)圖
5 仿真結(jié)果
以下是采用常規(guī)PID控制器（曲線1）與模糊控制器（曲線2）的仿真結(jié)果比較，
3）抗干擾性的仿真：（本仿真采用風(fēng)速V=6.82米時突加階躍干擾的仿真,其他風(fēng)速類似）．
當(dāng)風(fēng)速V=6.82m/s時，系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)工作區(qū)后，3秒鐘時，風(fēng)速由6.82m/s時突然跳變到7.7m/s時，這時由于測風(fēng)儀還沒有確定風(fēng)速是否穩(wěn)定在7.7m/s（測風(fēng)儀一般取10分鐘內(nèi)的平均值），所以對此時的系統(tǒng)而言，該風(fēng)速的變化是干擾輸入。圖6，圖7是該系統(tǒng)對此干擾的仿真：
模糊控制器具有非線性PD控制規(guī)律，從而有利于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可提高系統(tǒng)快速性以及消弱其振蕩現(xiàn)象，仿真結(jié)果說明了這一點。
從圖中可以看出，在時間T＝3 s時，系統(tǒng)有微小的波動，然后很快達到穩(wěn)態(tài)，可見系統(tǒng)有很好的抗干擾性。
6 結(jié) 論
從以上仿真結(jié)果可以看出，不論是跟隨性能還是抗干擾性能，采用模糊控制器都比采用PID控制器效果好的多，即更能有效的減少振蕩，且能較快的達到穩(wěn)態(tài)。這是因為PID控制器過分依賴于控制對象的模型參數(shù)、理論推導(dǎo)假設(shè)條件太嚴(yán)格。對于模型參數(shù)大范圍變化、非線性、多變量的系統(tǒng)，難以滿足要求。而模糊控制器不依賴控制對象的數(shù)學(xué)模型，便于利用人的經(jīng)驗知識，能夠很好地克服被控系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素，所以魯棒性強、穩(wěn)態(tài)精度高。
參考文獻
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：鞏經(jīng)理
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