风力发电变桨距执行机构的自适应滑模控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种风力发电变桨距执行机构的自适应滑模控制方法及系统，包括编码器、运动控制卡、驱动控制板、变频器和变桨电机，所述编码器用于检测变桨电机实际机械位置角θ；所述运动控制卡用于接收整机控制系统发出的位置指令信号θ^*，再结合编码器提供的机械位置角θ，实现自适应滑模控制方法，计算出电磁转矩指令信号发送到驱动控制板；所述驱动控制板根据生成驱动信号，通过所述变频器对所述变桨电机进行控制。

主权项

一种风力发电变桨距执行机构的自适应滑模控制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤一：由位置指令信号θ^*和变桨电机实际机械位置角θ计算位置跟踪误差e和速度跟踪误差步骤二：设计滑模面S；步骤三：将电磁转矩指令信号划分为等价控制项非线性控制项自适应律和趋近律四个部分进行设计；步骤四：根据电磁转矩指令信号由硬件控制模块对变桨距执行机构进行控制；上述步骤三中的电磁转矩指令信号等价控制项非线性控制项趋近律和自适应律按如下表达式设计：$T_e^{*}=T_{\mathrm{ec}}^{*}+T_{\mathrm{nc}}^{*}+T_{\mathrm{al}}^{*}+T_{\mathrm{ac}}^{*}$$T_{\mathrm{nc}}^{*}=-\mathrm{\rho fal}(S,\alpha ,\delta )$$T_{\mathrm{al}}^{*}=-\mathrm{LS}$$\mathrm{fal}(ϵ,\alpha ,\delta )=\left\{\begin{array}{c}{\left|ϵ\right|}^{\alpha }\mathrm{sgn}\left(ϵ\right),\left|ϵ\right|>\delta ,\\ ϵ/{\delta }^{1-\alpha },\left|ϵ\right|\le \delta ,\end{array}\right.\delta >0$${\mathrm{Proj}}_{\hat{\xi }}\left(\mathrm{\Gamma \tau }\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Gamma \tau }\\ (I-\Gamma \frac{{\mathrm{gg}}^T}{g^T\mathrm{\Gamma g}})\mathrm{\Gamma \tau }\end{array}\right.$如果$\hat{\xi }\in {\Omega }_{\xi }$或$\hat{\xi }\in {\Omega }_{\xi }^O,$(Γτ)^Tg≤0式中ξ＝[J,B,f]^T，J、B、f依次为转动惯量、粘滞摩擦系数、转矩扰动及其它不确定性作用的汇总项，为ξ的自适应估计值，ρ为f的估计边界，L代表趋近速率L＞0，P为3×3的时变自适应增益矩阵，||P||为P的Frobenius范数，||P||_max为||P||的最大值，R＞0为可调参数，W_f和分别为W和经过一阶低通滤波的值，χ为时变遗忘速率，χ_max为χ的最大值，α为fal函数中误差e的指数，δ代表fal函数线性区域的宽度，sgn为符号函数，Proj为投影修正函数，Ω_ξ为根据先验信息确定的参数闭空间，为Ω_ξ的边界，g为处的单位法向量。