[发明专利]一种风力机的智能快速刹车系统的控制方法

权利要求书

1.一种风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：由转子罩、定子固连罩、旋转轴密封圈、变阻尼液、弹簧、伸缩插片、电磁铁、线圈、辅助板、辅助架、开关、电源、熔断器、电气箱组成，所述转子罩上面开螺纹孔，所述转子罩与风力机主轴固定连接；所述转子罩和定子罩连接时，使用旋转轴密封圈进行密封，防止内部液体泄漏，所述转子罩和定子罩连接的轴接凹槽内部填充变阻尼液。

2.根据权利要求1所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述定子固连罩为圆环形、中空，所述定子固连罩的罩体上面开螺纹孔，且与风力机机舱或机舱内的固定物通过螺栓固定连接，在定子固连罩的两侧开矩形孔，实现伸缩片的伸缩动作，所述矩形孔与伸缩片紧密接触，并且在孔中安装橡胶封圈以防液体泄漏。

3.根据权利要求1所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述变阻尼液选取磁流变液，所述磁流变液在磁场作用下刚度增加。

4.根据权利要求2所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述伸缩片一段开有两个孔，两个孔分别于弹簧连接。

5.根据权利要求1所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述辅助架由两根两端固连在定子固连罩上的铁棒组成，固连方式可为焊接，铁棒中间开限位孔，限制辅助板的两个极限位置。

6.根据权利要求1所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述辅助板由带有限位板的轴与板体和板体底部镶嵌的铁块组成，带有限位板的轴上有两个轴肩，轴两端插入辅助架的限位孔，轴上的限位板与限位孔相互作用可以限制辅助板的两个极限位置，轴与板体本身为一体，可由直接浇铸生成。

7.根据权利要求1所述的风力机的智能快速刹车系统，其特征在于：所述开关、电源、熔断器之间以导线连接，开关、电源、熔断器放置在电气箱中，开关可以设置为继电器开关，由风力机主控系统控制。

8.一种风力机的智能快速刹车系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先实现常规的风轮叶片运转系统的二阶系统建模，系统变量包括三个变量：叶尖的挥舞位移(z)、风轮转角位移驱动磁流变液的线圈中的电流(i)，常规二阶系统方程描述为：

其中，状态变量M₀、C₀、K₀分别为常规建模确定的3×3质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵；B₀为3×1挥舞、摆振方向的气动力矩阵；

(2)将二阶系统转化为一阶系统并离散化，令则方程(1)转化为：

其中，

将系统进一步离散化为：

其中，η_x、η_y为预测变量与实际物理量之间的偏移量；

3)基于偏移量控制的MPC算法：

将上述方程(3)写为增量形式：

式中I为单位矩阵。然后进一步定义新的状态变量X(k)＝[Δx(k)^T y_m(k)^T]^T，将式(4)重写为偏移量信号：

其中，

根据系统方程(5)，预测未来第k+j(j＝1,2,...p)时刻的运动轨迹为：

其中，p、p_c分别为预测水平和控制水平系数。取预测水平系数10≤p≤15，可以取得良好的控制效果，且p_c＝p-1；

在偏移量控制的MPC中，为充分利用LQR控制的优点而加速收敛，取相应的偏差域和控制域罚权值矩阵分别定义为：

其中LQR控制器的加权值矩阵分别为Q、R。则相应的控制性能指标可以描述为：

J_min＝ΔY^TY_wΔY+Δu^Tu_wΔu (8)

同时在偏移量的控制中需给定输出信号的目标值为：

其中，r_e为目标调节的性能参数,一般情况下取默认值r_e＝0.1。