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风力发电机组的建模与控制的开题报告
一、选题背景和研究意义
随着环保意识的日益增强，风力发电在全球范围内的应用越来越广泛，风力发电机组已成为一种常见的可再生能源发电设备，其具有环保、可再生、低碳等优点，已经成为了人们广泛关注的领域。然而，风能的不稳定性和时空变化特性，导致风力发电的输出功率也存在不稳定性，而风力发电机组在发电过程中需要对风速等环境因素及机械自身状态进行监测与控制，以达到安全、高效、稳定的发电目的。因此，对风力发电机组建模与控制研究，具有重要的理论和实际意义。
二、研究目的
1.研究风力发电机组的结构、工作原理及其数学模型，包括风能转换机构、发电机、控制系统等模块的模型。
2.探讨风力发电机组的状态监测与故障诊断方法，重点研究风能转换机构和发电机的状态诊断技术，实现对故障的准确诊断。
3.对风力发电机组的控制策略进行研究，重点研究控制变量的选择、控制策略的设计、控制器的实现等问题。
三、研究内容和方法
1.风力发电机组的数学建模，重点研究机械结构与控制系统的动态特性。
2.风力发电机组的状态监测与故障诊断方法的研究，在此基础上，构建风力发电机组状态监测与故障诊断系统。
3.风力发电机组的控制策略研究，包括PID控制、模型预测控制等方法的应用。
四、预期结果
1.建立风力发电机组的数学模型，对风力发电机组的动态特性进行分析，为控制器的设计提供基础数据。
2.提出一种风力发电机组的状态监测与故障诊断方案，实现对机械状态及控制系统状态的实时监控。
3.设计并实现一种控制器，实现对风力发电机组的控制。
五、研究难点
1.风力发电机组的数学模型建立和模型参数的辨识问题。
2.风力发电机组状态监测与故障诊断方法的研究，尤其是不同故障模式的诊断技术的研究。
3.控制策略的设计和实现，如何融合各种控制方法，在保证风力发电机组安全、高效、稳定运行的基础上，提高其经济效益等。
六、进度安排
第一年：
1.风力发电机组的数学建模以及系统动态特性分析。
2.风力发电机组的状态监测与故障诊断方案研究，包括传感器的设置、数据采集、参数识别等。
第二年：
1.风力发电机组的控制器设计，包括控制策略的设计和控制器参数的优化。
2.风力发电机组的控制器实时控制效果验证，包括各种控制方法的比较和分析。
第三年：
1.风力发电机组状态监测与故障诊断系统的实现和优化。
2.风力发电机组的综合性能评估，包括工作效率、经济效益、生态效益等方面的评价。
七、参考文献
1.徐文峰,林志玲.风力发电机组数学模型及控制[J].硅谷,2013(3):1-10.
2.王婧，杨千里.基于K-Means算法的风力发电机组状态监测及故障诊断[J].北京邮电大学学报,2015,38(2):78-83.
3.王雷,李卫东.支持向量机在风力发电机组故障诊断中的应用[J].中国电机工程学报,2012,32(22):29-34.
4.徐晓艳,钱庆祥.基于遗传算法优化的PID控制器设计[J].自动化学报,2011,37(12):1456-1463.
5.周明,潘红斌,吴邦国.一种基于模型预测控制的风力发电机组控制策略[J].现代电力,2017,(1):77-80.