基于模型预测控制系统的风力机塔顶载荷抑制与功率优化OA

【目的】针对风力机在复杂风况下的塔顶载荷抑制与功率优化需求,构建了基于速度驱动线性化的模型预测控制(MPC)方法。【方法】该方法采用准线性参数变化建模,对风力机非线性动力学进行描述,并将风速扰动引入为状态变量,从而显著提高了对风速波动的预测精度与控制响应能力。利用拉格朗日方程对风力机的主导动力学特性进行降阶建模,并与FAST仿真工具进行对比,验证其可靠性,为控制策略的快速迭代设计提供了重要支持。以NREL 5 MW参考风力机为研究对象,设计了结合发电机转矩和叶片桨距角调节的多目标优化控制器。【结果】仿真结果表明,所提出的MPC控制器在塔顶载荷抑制、电机功率平稳性以及整体系统鲁棒性方面表现优于基线控制器,特别是在高风速条件下效果更为显著。【结论】该研究为风力机运行的安全性和效率提升提供了理论支撑。