基于尾緣襟翼的大展弦比風(fēng)力機(jī)槳葉的主動(dòng)流動(dòng)控制.pdf

1、近年來(lái)，隨著風(fēng)力機(jī)機(jī)組日趨大型化，槳葉的尺寸也隨之增大。大展弦比風(fēng)力機(jī)槳葉是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的柔性體，在氣動(dòng)彈性耦合下其受力和變形十分復(fù)雜。如何通過(guò)主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)槳葉在復(fù)雜作用下的減振降載和增加風(fēng)能捕獲量成為了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，本論文所做的工作有以下幾點(diǎn)：
　　首先，以現(xiàn)行2.5MW風(fēng)力機(jī)的具體參數(shù)為依據(jù)，采用Pro/E軟件，建立了槳葉的三維實(shí)體模型。采用ANSYS Workbench軟件對(duì)所建立的槳葉模型進(jìn)行了槳葉的

2、前六階振動(dòng)模態(tài)分析，得到了槳葉的主要振動(dòng)形式和相應(yīng)的振動(dòng)的固有頻率。
　　其次，根據(jù)Rayleigh-Ritz法建立了風(fēng)力機(jī)槳葉彈性模型，耦合Theodorsen非定常片條理論建立了槳葉的氣動(dòng)彈性模型。通過(guò)拉格朗日方程得到槳葉控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程，然后將運(yùn)動(dòng)微分方程變換得到其狀態(tài)空間方程，并間接證明了控制方程的正確性。
　　再次，明確控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)，選擇模型預(yù)測(cè)控制算法作為控制策略。通過(guò)MATLAB軟件編程，對(duì)被控對(duì)象

3、仿真分析。分析結(jié)果得出：在模型預(yù)測(cè)控制算法的控制下，分布式尾緣襟翼控制面能有效減小槳葉揮舞和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并且在突發(fā)擾動(dòng)情況下能快速回到穩(wěn)定值；控制槳葉攻角跟蹤階躍和正弦信號(hào)，由仿真結(jié)果可以看出攻角能夠快速精確地跟蹤期望輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)大型風(fēng)力機(jī)槳葉的局部調(diào)節(jié)，這可以配合變槳距系統(tǒng)提高風(fēng)能捕獲功率。
　　最后，分布式尾緣襟翼控制面具有冗余特性，對(duì)單尾緣襟翼控制面出現(xiàn)故障的情況下系統(tǒng)控制目標(biāo)的故障容忍能力進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明：當(dāng)緣尾襟