[发明专利]基于LPV变增益的风力机被动容错控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于LPV变增益的风力机被动容错控制方法，属于被动容错控制领域。

背景技术

现代社会的发展对于能源的需求日益增加，而化石能源的日渐枯竭和环境问题使得其成本越来越高，因而可再生能源的开发与利用受到越来越多的重视。风能，由于其清洁、分布广泛、取之不竭，成为了全世界成长最快的可再生能源。

由于大多数的风力机安装在海岸，远离人烟，故非定期维修费用会十分昂贵。在这种情况下，容错控制对风力机将是十分有益的技术，它能使得风力机在故障发生又得不到及时维修的情况下仍能正常工作，生产电能。

容错控制分为被动容错和主动容错。被动容错是指在不改变控制器结构和参数的条件下，利用鲁棒控制技术使整个闭环系统对某些不确定的故障具有不敏感性，以达到故障后系统在原有的性能指标下继续工作的目的。而主动容错控制在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能需要改变控制器的结构。大多数主动容错控制需要故障诊断子系统，只有少部分不需要，但也需要获知各种故障信息。

相比于主动容错控制而言，被动容错不需要故障诊断子系统。由于故障诊断子系统在恶劣的海岸环境也有可能发生故障，故被动容错控制虽不可能达到主动容错控制一样的性能，但更为可靠。

LPV理论最早是由Shamma在1988年提出来的，其主要的目的就是将已有的线性控制设计根据扩展到非线性和时变系统。其设计步骤分为三个：首先，选择一组工作点；其次，为这组模型的各构件都设计LTI控制使相应工作点的稳定性和性能都能得到保障；最后，对增益调度进行规划，制定一种算法。

下面简述LPV控制器设计过程：

考虑有如下形式的状态空间的一个开环LPV系统：

Ga:x·(t)=A(θ(t))x(t)+B1(θ(t))w(t)+B2(θ(t))u(t)z(t)=C1(θ(t))x(t)+D11(θ(t))w(t)+D12(θ(t))u(t)y(t)=C2(θ(t))x(t)+D21(θ(t))w(t)+D22(θ(t))u(t)---(5)]]>