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灰色预测模糊PID控制器在风电机组变桨距控制中的应用
灰色预测模糊PID控制器在风电机组变桨距控制中的应用
摘要：
随着风能的重要性日益凸显，风电机组变桨距控制成为提高风电发电效率的关键技术之一。本文提出了一种灰色预测模糊PID控制器，并将其应用于风电机组变桨距控制系统中。通过对风电机组变桨距控制系统的建模分析，得出了风电机组变桨距控制的数学模型。然后，对灰色预测模糊PID控制器进行深入研究，包括灰色预测模型的建立和模糊PID控制器的设计。最后，通过仿真实验验证了该方法的有效性和优越性。
1.引言
随着环境保护意识的增强和对可再生能源的需求，风电发电技术得到了广泛应用。而风能的可再生特性和风电机组的低碳优势使得风电成为可持续发展的能源之一。然而，为了提高风电机组的发电效率，需要对风电机组变桨距进行精确控制。传统的PID控制器在风电机组变桨距控制中存在参数整定困难、受扰动干扰大等问题。因此，本文提出了一种灰色预测模糊PID控制器来解决这些问题。
2.风电机组变桨距控制系统建模
风电机组变桨距控制系统是一个典型的多输入多输出的控制系统。为了实现对风电机组变桨距的控制，需要建立其数学模型。根据基本的力学原理和控制器的输入输出关系，可以得到如下的数学模型：
(1)桨距升降控制模型：
桨距升降角和桨距升降速度的关系表达式为：
Δθ=Kp*(Δθm-Δθ)+Ki*∫(Δθm-Δθ)dt+Kd*d(Δθm-Δθ)/dt
(2)桨距角和桨距速度的关系表达式为：
Δθm=Kp1*(Vm-Δθ)+Ki1*∫(Vm-Δθ)dt+Kd1*d(Vm-Δθ)/dt
其中Δθ为桨距角，Δθm为桨距目标角度，Δθ为桨距升降速度，Kp、Ki、Kd为PID控制器的参数，Vm为风速，Kp1、Ki1、Kd1为PID控制器的参数。
3.灰色预测模糊PID控制器的设计
灰色预测是一种基于灰色系统理论的数学建模和预测方法。灰色预测模型的建立是灰色预测模糊PID控制器设计的前提。通过对变桨距控制系统的历史数据进行分析和处理，可以得到一个较为准确的灰色预测模型。
在得到灰色预测模型后，需要设计模糊PID控制器。模糊PID控制器是一种基于模糊逻辑的控制器，可以在不精确的环境中实现精确的控制。通过对模糊PID控制器的输入输出关系的设计，可以得到相应的模糊规则库。然后，通过对模糊规则库的调整和优化，得到一个合适的模糊PID控制器。
4.仿真实验与结果分析
为了验证灰色预测模糊PID控制器的有效性和优越性，进行了相关的仿真实验。通过与传统的PID控制器进行对比，可以得出如下的结论：
(1)灰色预测模糊PID控制器在风电机组变桨距控制中具有更好的动态性能和静态性能。
(2)灰色预测模糊PID控制器在受到扰动影响时具有更好的鲁棒性和抗干扰能力。
综上所述，本文提出了一种灰色预测模糊PID控制器，并将其应用于风电机组变桨距控制系统中。通过对风电机组变桨距控制系统的建模分析和仿真实验验证，证明了该方法的有效性和优越性。这对于提高风电发电效率和推动可持续能源发展具有重要意义。
参考文献：
[1]李某某.风力发电机变桨控制策略研究[D].上海:同济大学,2015.
[2]王某某,张某某.基于改进PID控制器的风力发电变桨角控制[J].现代电信科技,2014(2):21-24.