一种用于风力机多塔位载荷减缓的经济模型预测控制方法
系统与控制
2022-09-30 v1 系统与控制
摘要
风力机发展的当前趋势是增大转子尺寸以捕获更多功率。这导致塔架更高、更细长且更柔韧，从而因涡轮旋转和环境因素而承受更高的动态载荷。因此，部署能够动态抵消此类载荷的先进控制方法极具吸引力，尤其是在更易产生裂纹或腐蚀损伤的塔架位置。然而，据作者所知，文献中极少甚至没有关注多塔位载荷减缓。此外，需要能够平衡载荷减小与发电优化的控制方案。本文中，我们开发了经济模型预测控制 (eMPC) 框架以满足此类需求。首先，我们建立了线性模态模型以描述塔架弯曲动力学。然后将其纳入 eMPC 框架，其中涡轮旋转动力学以能量项表示。这使我们获得了计算上具吸引力的凸公式。我们的控制律旨在避免“turn-pike”行为并保证递归可行性。我们在 5MW 参考风力机模型上展示了所提控制器的性能：结果表明所提控制器能够在多个位置减小塔架载荷，而对发电功率无显著影响。
引用
@article{arxiv.2209.14848,
title = {An Economic Model Predictive Control Approach for Load Mitigation on Multiple Tower Locations of Wind Turbines},
author = {Zhixin Feng and Alexander J. Gallo and Yichao Liu and Atindriyo K. Pamososuryo and Riccardo M. G. Ferrari and Jan-Willem van Wingerden},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.14848},
year = {2022}
}
备注
6 pages, 6 figures, 61st IEEE Conference on Decision and Control 2022