一种获取风力发电机组最优控制输入的方法

摘要

本发明公开了一种获取风力发电机组最优控制输入的方法，首先建立风力发电机组线性化模型，计算最优控制输入，再系统状态更新。采用了本发明的技术方案，替代了PID控制器，直接计算出最优控制输入，实现了系统的稳定性以及系统输出对目标参考曲线的跟踪，对提高风力发电机控制系统的控制性能有重要意义。

主权项

1.一种获取风力发电机组最优控制输入的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、建立风力发电机组线性化模型，进一步是根据风力发电机组的具体参数进行设置，同时根据转矩控制系统和桨距控制系统工作时的风速范围内进行线性化，得到在各个风速下的线性系统状态空间模型；B、计算最优控制输入，进一步是通过对于建立起的线性系统状态空间模型，定义二次型函数作为性能指标函数，通过所述性能指标函数计算出最优控制输入，减小系统输出误差，实现系统误差和控制能量综合最优，进一步包括以下步骤：步骤B1、通过对于建立起的线性系统状态空间模型，定义二次型函数作为性能指标函数，性能指标函数J中第一项y^Ty表示在系统工作过程中对系统输出向量y的要求和限制，性能指标函数J中第二项u^TRu表示系统动态过程中对控制量输入的约束和要求，其中矩阵R为根据控制输入要求设定的正定矩阵，其数值用于反映将输出调整到参考目标的输入要求和所需控制量输入大小，y^T和u^T中的T表示对y和u取矩阵的转置，u为最优控制输入；步骤B2、计算出最优控制输入u，使性能指标函数J达到最小，实现对输出y和控制量u进行约束和限制，得到最优控制器，所述最优控制器表示为最小化性能指标函数：$\underset{u}{\min }J={\int }_0^{\infty }(y^{T}y+u^T\mathrm{Ru});$步骤B3、所述最优控制器存在并且唯一的最优控制输入为u=Kx；步骤B4、最优控制参数K通过公式K=-(B^TSB+R)^-1B^TSA计算得出，其中的S为黎卡提方程A^TSA-S-A^TSB(B^TSB+R)^-1B^TSA+C^TC=0的唯一正定对称解，A、B和C为系统状态矩阵,R为根据控制输入要求设定的正定矩阵；C、系统状态更新，进一步是根据在当前时刻的初始状态以及计算得出的控制器参数值,得出当前时刻的最优控制输入，到了下一时刻，更新下一时刻的初始状态，计算出下一时刻的最优控制输入，以此往后类推，形成了一个状态反馈闭环系统。