關(guān)鍵詞：模糊控制  變槳距  風(fēng)力發(fā)電機(jī)  智能控制  仿真 1  引  言         對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)常用的兩種形式是失速調(diào)節(jié)和槳距調(diào)節(jié)，這兩種方案都有不足之處，如：定槳距失速型調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能達(dá)到最大的效率。變槳距調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在陣風(fēng)情況下輸出的波動(dòng)較大。        變槳距失速調(diào)節(jié)方式則融合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。變槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片也是通過(guò)軸承固定在輪轂上，可以繞葉片的展向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整槳距角度。在低風(fēng)速時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角來(lái)增大氣流的攻角，使得輸出功率達(dá)到該風(fēng)速時(shí)的最大值。在額定風(fēng)速以上時(shí)，通過(guò)增大槳距角來(lái)減小氣流攻角，從而限制輸出功率的過(guò)載，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率可以保持恒定。在陣風(fēng)情況下，同失速調(diào)節(jié)葉片一樣，葉尖剎車裝置可以迅速制動(dòng)葉輪。剎車時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于氣體剎車，減少了機(jī)械剎車對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)減輕了剎車結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。        目前由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)很少，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一般采用開(kāi)環(huán)控制，極少數(shù)使用PID調(diào)節(jié)器來(lái)控制，風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合、多變量時(shí)變的系統(tǒng)。用開(kāi)環(huán)控制或常規(guī)的PID控制很難滿足要求。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新的模糊控制器來(lái)控制該風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

2  模糊控制算法的設(shè)計(jì)   風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模糊控制規(guī)則的設(shè)計(jì): 設(shè)輸出功率的誤差為E，誤差的變化為EC，槳距角的變化為U，假定選取E的語(yǔ)言變量的詞集均為 ｛NB，NM，NS，NO，PO，PS，PM，PB｝ 選取EC及U的語(yǔ)言變量詞集為 ｛NB，NM，NS，O，PS，PM，PB｝ 模糊控制狀態(tài)表如表1所示：

3  基本模糊查詢表的建立

4  模糊控制器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接后的仿真 圖1 是采用模糊控制器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的仿真結(jié)構(gòu)圖。

圖1　采用模糊控制器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型結(jié)構(gòu)圖

5  仿真結(jié)果

以下是采用常規(guī)PID控制器（曲線1）與模糊控制器（曲線2）的仿真結(jié)果比較，

3）抗干擾性的仿真：（本仿真采用風(fēng)速V=6.82米時(shí)突加階躍干擾的仿真,其他風(fēng)速類似）． 當(dāng)風(fēng)速V=6.82m/s時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作區(qū)后，3秒鐘時(shí)，風(fēng)速由6.82m/s時(shí)突然跳變到7.7m/s時(shí)，這時(shí)由于測(cè)風(fēng)儀還沒(méi)有確定風(fēng)速是否穩(wěn)定在7.7m/s（測(cè)風(fēng)儀一般取10分鐘內(nèi)的平均值），所以對(duì)此時(shí)的系統(tǒng)而言，該風(fēng)速的變化是干擾輸入。圖6，圖7是該系統(tǒng)對(duì)此干擾的仿真：

      模糊控制器具有非線性PD控制規(guī)律，從而有利于保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可提高系統(tǒng)快速性以及消弱其振蕩現(xiàn)象，仿真結(jié)果說(shuō)明了這一點(diǎn)。        從圖中可以看出，在時(shí)間T＝3 s時(shí)，系統(tǒng)有微小的波動(dòng)，然后很快達(dá)到穩(wěn)態(tài)，可見(jiàn)系統(tǒng)有很好的抗干擾性。

6  結(jié)  論        從以上仿真結(jié)果可以看出，不論是跟隨性能還是抗干擾性能，采用模糊控制器都比采用PID控制器效果好的多，即更能有效的減少振蕩，且能較快的達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這是因?yàn)镻ID控制器過(guò)分依賴于控制對(duì)象的模型參數(shù)、理論推導(dǎo)假設(shè)條件太嚴(yán)格。對(duì)于模型參數(shù)大范圍變化、非線性、多變量的系統(tǒng)，難以滿足要求。而模糊控制器不依賴控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，便于利用人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，能夠很好地克服被控系統(tǒng)中模型參數(shù)變化和非線性等不確定因素，所以魯棒性強(qiáng)、穩(wěn)態(tài)精度高。

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