大型风力发电机在随机扰动下的自适应控制研究

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1、R：码：密级：公硕士学位论文大型风力发电机在随机扰动下的自适应控制研究作者姓名刘晓冬学科专业控制理论与控制工程指导教师刘峰副教授培养院系电子信息工程学院二零一五年三月硕士学位论文大型风力发电机在随机扰动下的自适应控制研宄作者：刘晓冬导师：刘峰北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服

2、务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字曰期：年月厶曰签字曰期：匆年月厶曰学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文大型风力发电机在随机扰动下的自适应控制研宄作者姓名：刘晓冬学号：导师姓名：刘峰职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：控制理论与控制工程研究方向：智能系统及应用北京交通大学年月致谢本论文工作得到了“国家重点基础研宄发展计划（编号”和国家自然科学基金项目（编号”的资助。在论文完成之际我首先要感谢我的导师刘峰老师，在两年半的研宄生期间，刘峰老师在我的科研工作和生活中都给予了我很大的帮助和关心，对我的论文和科研进行了悉心的指导，对我今后的为人处世起到了

3、楷模的作用，真的很高兴能够在这样一位工作严谨、性格宽厚的老师的指导下学习。在研宄生期间，实验室的雷志帮、孙宗坡、陆宽等同学在生活和科研学习中给我了很多关心和帮助。感谢智能系统及再生能源研宄中心的领头人宋永端教授，他的学术研宄对实验室的每一个人都影响颇深，也同时感谢中心的其他老师，为学生的成长付出了很多。最后，衷心感谢我的家人和朋友。他们在我的求学之路上一直给予了很大的支持和鼓励，祝愿他们能够永远健康、幸福！北京交通大学硕士学位论文中文摘要中文摘要摘要：随着传统能源资源，尤其是化石能源己经引起了越来越多的环境问题，并且由于其不可再生性，资源紧缺的问题将在未来越来越明显。在近些年，为了满足日

4、益增长的能源需求，可再生能源得到了飞速的发展和应用。其中，由于风能成本低廉，储量巨大等优点，在新能源中发展较快也更为成熟。然而，随着逐年不断增长的装机量和不断增大的单机容量，这对于风力发电机的控制系统提出了更高的挑战。由于风能本身具有随机性和不确定性，大型风机使用传统的控制方法并不能获得理想的控制效果。同时前人的研宄大多建立的理想的情况下，本文分析了风能的随机性，使用鲁棒自适应控制理论，解决了风机在有随机扰动环境下的稳定性问题。首先，本文对风机的空气动力学和主要控制技术进行了探讨，对于大型风机的结构和特性进行了较为详细的介绍，在此基础上，对风机的运行过程进行了分析。然后结合随机过程，引入

5、了随机系统这一概念，阐述了随机系统和普通系统的区别，对用于随机分析的伊藤公式做了充分的证明。其次，在充分考虑风机中的随机扰动后，对风机在随机微分下进行了数学建模。应用鲁棒自适应控制算法，实现了具有鲁棒性和自适应性的控制效果，对消除系统中参数不确定性和随机扰动都有很好的效果。最后，为了优化控制效果，使风机既能够最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动，提出了基于扩展卡尔曼滤波的线性二次型高斯控制方法。该控制策略以扩展卡尔曼滤波器（估计出的平均有效风速作为增益调度变量，根据风电机组稳态工作点的变化，自适应调整控制器参数，使得在每个工作点都能实现最优控制。本论文的工作得到了“国

6、家重点基础研宄发展计划（编号”和“国家自然科学基金项目（编号”的资助。关键词：风力发电；随机微分方程；转矩控制；鲁棒自适应；线性二次型高斯分类号：北京交通大学硕士学位论文，，，，，，北京交通大学硕士学位论文；北京交通大学硕士学位论文目录目录巾錢躲国内外风电发展现状风机的控制技术定桨距失速风力发电技术变桨距风力发电技术主动失速混合失速发电技术变速风力发电技术本文研宄内容大型风力发电机的特性分析风力发电机的构成变速风力发电机的运行状态空气动力学风能的计算风能利用系数叶素动量理论变速风力发电机的控制技术最大功率点跟踪（控制风的模型风剪塔影随机扰动随机系统随机系统的概念布朗运动随机微分方程伊藤公

7、式基于鲁棒自适应的转速跟踪器设计北京交通大学硕士学位论文目录风机传动系统链等效模型控制目标非线性控制器设计稳定性证明仿真验证本章总结基于扩展卡尔曼滤波的控制风机模型模型线性化控制器设计静态控制动态最优控制仿真验证本章总结总结与展望参考文献作者简历及攻读硕士学位期间取得的研宄成果独创性声明学位论文数据集北京交通大学硕士学位论文绪论国内外风电发展现状世界上有众多的人口，由于经济的不断发展，能源无疑是一个非常基础的需求。所以，生活水平的提