具有执行器故障的风力机分层鲁棒自适应控制

本文通过一种有效的鲁棒自适应控制策略，解决了风力机在满负荷区域内调节转子转速跟踪误差的问题。所设计的控制器补偿了由变桨执行器故障、不可测风扰以及模型非线性引起的控制输入有效性中的不确定性。风力机具有多层结构，使得高层结构通过低层控制权限的聚合而非线性耦合。因此，控制设计分为两个阶段。首先，设计一个 $\mathcal{L}_2$ 控制器以衰减风扰波动对转子转速的影响。随后，在低层，利用所提出的自适应机制设计控制器以补偿执行器故障。理论结果表明，高层中受调节的转子转速跟踪误差动态的闭环平衡点是有限增益 $\mathcal{L}_2$ 稳定的，且低层闭环误差动态是全局渐近稳定的。仿真结果表明，尽管存在大幅波动的风扰以及控制输入有效性中的时变不确定性，所开发的控制器相较一些知名研究显著降低了转子转速误差的均方根。