[发明专利]基于非线性拟合的风力偏航状态智能自适应控制方法

说明书

本发明涉及一种基于非线性拟合的风力偏航状态智能自适应控制方法，该方法采用的技术方案是：利用风向标、风速仪、偏航编码器和变流器采集风机实时工作状态信息，通过对风机工作状态长期积累信息进行预处理剔除无效工作状态点，根据风力偏航状态的物理特点，采用机器学习技术对风力偏航状态进行区域统计分析，采用非线性拟合方法选取最佳拟合参数，得到风力偏航智能自适应模型，进而对新采集进来的传感器信息进行实时处理，得到当前风力状况条件下理论最优风力偏航运行角度，最终利用风机正常工作下的风速约束条件对其进行输出校正处理，判读是否存在失速等异常状态，从而保障设备运行安全。

技术领域

本发明属于技术领域，特别是涉及一种基于非线性拟合的风力偏航状态智能自适应控制方法。

背景技术

风力监测利控制对于很多工业应用环境有巨大的意义，如再生能源和航空航天等。以再生能源方面来说，风力发电机的风轮吸收风能旋转，进而带动相连接的发电机旋转发电。风力发电机组的偏航系统可以跟踪风向的变化，驱动风机机舱围绕塔顶旋转，使风轮的扫掠面与风向保持垂直角度，从而在理论上达到风能最大能量的吸收。

现有的风力偏航控制系统都是通过风向标、风速仪、偏航编码器和运算器简单地计算出一个偏航角度来进行控制，然而由于风电场的复杂地形，多个风电机组的排列方式以及风尾扰流造成的风向标单点测量误差等原因影响，在不同的风速段，计算出来的风机偏航可能并不是最优的，对风实际偏差并不为零，并未达到风能最大能量吸收，进而造成风机发电功率的损失，从而影响整个机组的运行性能，亟待改进。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于非线性拟合的风力偏航状态智能自适应控制方法，该方法相较于现有技术而言，能够自适应调整风力偏航角度，以实现在不同的风速段自适应追踪对风偏差最优点，从而最大效率地吸收风能。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于非线性拟合的风力偏航状态智能自适应控制方法，具体步骤如下：

(1)系统初始化：

利用风速仪、风向标、偏航编码器和变流器实时采集风机工作状态数据，将采集到的丁作状态数据发送到风力偏航智能自适应设备，缓存于风力偏航智能自适应设备的数据库中；

(2)数据预处理：

针对特殊工作点和风速工作约束条件，对步骤(1)中采集到的工作状态数据进行预处理，剔除影响非线性拟合精度的无用数据点；

(3)提取拟合区域：

使用机器学习技术对风机工作状态数据中风力偏航工作状态的待拟合区域进行数据点提取；

(4)非线性拟合：

对提取的实时风速、风力偏航角度以及风机实时输出功率点组合建立直角坐标系，记录坐标(x_i，y_i，z_i)，(i＝1，2，...n)对选取的点进行非线性拟合，寻找函数使得函数在点(x_i，y_i)，(i＝1，2，...n)处的函数值与采集数据z_i偏差达到拟合算法的最优条件值；

其中，x_i表示第i个选取点所对应的实时风速；y_i表示第i个选取点所对应的风力偏航角度；z_i表示第i个选取点所对应的风机实时输出功率；

(5)选取智能自适应模型：

当步骤(4)中的函数值与采集数据z_i偏差达到拟合算法的最优条件值时，认定拟合效果达到要求，选取函数为最佳拟合函数，并作为风力偏航智能自适应模型；

(6)智能自适应模型求最优解并更新数据库：