風(fēng)電葉片兩點疲勞加載耦合系統(tǒng)解耦控制研究.pdf

1、目前國內(nèi)外進行風(fēng)電葉片疲勞測試主要采用單點加載，由于該方法存在彎矩分布精度誤差大、驅(qū)動力不足的缺點，因此本文采用兩點疲勞加載方法。兩點加載時，由于在葉片延展向存在一定的扭轉(zhuǎn)角度，導(dǎo)致兩加載源與葉片的聯(lián)振不在同一平面，從而構(gòu)成了一個復(fù)雜的非線性強耦合系統(tǒng)。為提高疲勞測試精度，必須研究該耦合效應(yīng)對兩加載源與葉片形成共振造成的影響，同時探索一種同步控制策略減小該耦合效應(yīng)的影響。由此，本文的主要研究成果如下：
　　首先，通過對兩點疲勞加載

2、系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模和仿真建模，仿真耦合效應(yīng)對系統(tǒng)振動的影響。結(jié)合三相異步電機在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程，采用拉格朗日方程建模法建立兩點疲勞加載系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建 Simulink動態(tài)仿真模型，并在一定仿真參數(shù)下進行仿真試驗，仿真結(jié)果表明耦合效應(yīng)影響兩加載源的轉(zhuǎn)速同步以及相位同步，使系統(tǒng)難以達到共振狀態(tài)。
　　其次，為了消除耦合效應(yīng)對系統(tǒng)振動的影響，分別制定了轉(zhuǎn)速同步控制方案和相位同步控制方案，并設(shè)計了控制算法。轉(zhuǎn)

3、速同步采用基于參考轉(zhuǎn)速下同步誤差反饋的并行轉(zhuǎn)速同步控制方案，滑模變結(jié)構(gòu)跟隨誤差同步控制算法和基于PID控制的同步誤差控制算法分別用來減小兩加載源的跟隨誤差和同步誤差，并利用李雅普諾夫函數(shù)對滑模變結(jié)構(gòu)跟隨誤差同步控制算法進行了穩(wěn)定性分析；相位同步選用基于虛擬主軸法的相位同步控制方案，采用“虛擬加載源-誤差分段智能控制”算法，該算法結(jié)合了PID控制和模糊控制的優(yōu)點，系統(tǒng)的控制精度高，魯棒性好。將上述算法加入第二章構(gòu)建的仿真模型中，并進行仿真

4、試驗，仿真結(jié)果表明設(shè)計的轉(zhuǎn)速同步以及相位控制算法解耦效果好。
　　為了驗證耦合效應(yīng)的影響以及解耦算法的有效性，搭建一套LZ37.5-1.5MW風(fēng)電葉片兩點疲勞加載試驗平臺。分別進行無控制自然狀態(tài)和解耦算法控制下的疲勞試驗，無控制自然狀態(tài)下的試驗結(jié)果與第二章仿真結(jié)果一致，從而驗證了數(shù)學(xué)模型與仿真模型的正確性；解耦算法控制下的試驗結(jié)果與第三章的仿真結(jié)果一致，驗證了同步控制算法具有良好的解耦效果，可保證兩加載源轉(zhuǎn)速同步及相位同步，從而使