模糊滑模控制及其在风力发电系统中的应用研究

论文摘要

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点,风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统,因此,控制技术是机组安全高效运行的关键。模糊滑模变结构控制器具有响应快、鲁棒性好、设计实现方便等优点,已被逐步应用于很多工程领域。本文在对风力发电系统的数学模型和控制理论进行深入研究的基础上,应用模糊滑模变结构控制理论,分别设计出积分模糊滑模控制器、自适应模糊滑模控制器和积分自适应模糊滑模控制器。所提出的三种控制器有力克服了系统的参数变化和外界扰动的不良影响,实现具有一定自适应能力的高性能风力发电系统控制。仿真结果显示所提出的控制器具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 风力发电机组的动态特性及控制目标
• 1.2.1 风力发电机组的强非线性特性
• 1.2.2 变速风力机运行工况的频繁随机切换特性
• 1.2.3 误差源和不确定性因素
• 1.2.4 风力发电机组的控制目标
• 1.3 风力发电机组控制的研究状况及进展
• 1.3.1 风力发电系统的传统控制方法
• 1.3.2 风力发电机组的现代控制方法
• 1.3.3 风力发电机组的滑模变结构控制方法
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第二章 模糊滑模控制理论概述
• 2.1 滑模变结构控制理论简介
• 2.1.1 滑模变结构理论的提出
• 2.1.2 滑模变结构控制的基本概念
• 2.1.3 滑动模态的数学描述
• 2.1.4 滑动模态的到达条件
• 2.1.5 滑动模态的不变性
• 2.2 滑模控制系统中存在的问题
• 2.3 模糊滑模变结构控制
• 第三章 积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 积分模糊滑模控制器设计
• 3.2.1 系统描述
• 3.2.2 传统滑模控制器设计
• 3.2.3 积分模糊滑模控制器设计
• 3.3 风力发电机组数学模型
• 3.4 仿真与分析
• 3.5 小结
• 第四章 变桨距风力发电机组的桨距角自适应模糊滑模控制
• 4.1 引言
• 4.2 基于线性化反馈的自适应模糊滑模控制器
• 4.2.1 输入/输出反馈线性化
• 4.2.2 滑模控制器设计
• 4.2.3 自适应模糊滑模控制器设计
• 4.3 变桨距风力发电机组数学模型
• 4.3.1 风机模型
• 4.3.2 伺服系统模型
• 4.3.3 模型线性化
• 4.4 仿真与分析
• 4.5 小结
• 第五章 变速风力发电系统的积分自适应模糊滑模控制
• 5.1 引言
• 5.2 风力发电机组模型描述
• 5.3 积分自适应模糊滑模控制器设计
• 5.3.1 积分滑模变结构控制器设计
• 5.3.2 构造模糊基函数
• 5.3.3 在线自适应调节
• 5.4 仿真与研究
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况