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基于模型补偿的风力机变桨距线性自抗扰控制器设计
基于模型补偿的风力机变桨距线性自抗扰控制器设计
摘要：随着清洁能源的快速发展，风力发电成为了一个重要的能源领域。然而，风力机受到风速变化、惯性和外部扰动等因素的影响，使得其输出功率不稳定，降低了发电效率。为了提高风力机的输出功率和稳定性，本文设计了一种基于模型补偿的风力机变桨距线性自抗扰控制器。
关键词：风力机，变桨距，模型补偿，线性自抗扰控制器
一、引言
风力发电作为一种可再生能源，具有环保、可持续的特点，受到了广泛的关注。然而，由于风速的变化、风机参数的不确定性、惯性和外部扰动等因素的影响，风力机在转速和输出功率上存在一定的波动，降低了其发电效率。因此，设计一种有效的控制策略来解决这一问题是非常重要的。
二、风力机的控制问题
目前，常见的风力机控制策略主要包括变桨角控制和电磁转矩控制。其中，变桨角控制通过调整桨叶的角度来调节风力机的输出功率。然而，传统的变桨角控制方法存在响应速度慢、鲁棒性差等问题。为了改善风力机的控制性能，本文采用了线性自抗扰控制方法。
三、线性自抗扰控制器
线性自抗扰控制器是一种基于系统模型的控制方法，通过在控制器中引入一个补偿器来抵消外部扰动和模型误差，以提高系统的鲁棒性和控制性能。在设计线性自抗扰控制器时，首先需要建立系统模型，然后根据模型分析和控制要求设计补偿器。
四、设计方法
本文通过建立风力机的数学模型，分析了影响风力机输出功率的因素。然后，在模型基础上设计了一个线性自抗扰控制器，并引入了一个模型补偿器来抵消外部扰动和模型误差。最后，通过仿真实验验证了控制器的性能。
五、仿真结果分析
在仿真实验中，通过比较采用线性自抗扰控制器和传统变桨角控制器的风力机输出功率，发现线性自抗扰控制器能够显著提高风力机的鲁棒性和稳定性。此外，通过引入模型补偿器，控制器能够更好地抵消外部扰动和模型误差，从而进一步提高风力机的输出功率。
六、结论
本文设计了一种基于模型补偿的风力机变桨距线性自抗扰控制器。通过仿真实验验证了控制器的性能。结果表明，该控制器能够显著提高风力机的输出功率和稳定性，具有很高的应用价值。未来的研究可以进一步优化控制器结构和参数，以进一步提高控制性能。
参考文献：
[1]超级笔记：新能源技术[M].科学出版社,2019.
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