非均匀风力发电机塔架振动控制：基于扰动观测器的方法

"这篇研究论文探讨了基于扰动观测器的非均匀风力发电机塔架振动控制问题。文章发表在2015年2月的IEEE/ASME Transactions on Mechatronics期刊上，作者是Wei He和Shuzhi Sam Ge。论文主要关注随机风载下风力发电机塔架的振动控制，将塔架建模为一个具有分布式参数的非均匀Euler-Bernoulli梁系统，并利用Hamilton's原理进行分析。控制力被施加在塔架顶部以抑制其振动，同时设计了扰动观测器来减弱塔顶的干扰。通过Lyapunov分析证明了整个系统的稳定性，并确保在合适的设计参数下有良好的控制性能。数值模拟结果展示了所设计控制器在消减塔架振动方面的有效性。关键词包括：分布式参数系统、扰动观测器、建模、振动控制。" 这篇论文深入研究了风力发电领域的一个关键问题，即塔架振动的控制。由于风力发电机塔架经常受到不均匀且随机的风载荷影响，这导致塔架产生振动，可能影响设备的稳定性和效率。论文首先建立了塔架的非均匀Euler-Bernoulli梁模型，这是一个考虑了结构参数沿塔高变化的动态模型，能更准确地反映实际塔架的振动特性。 接下来，论文引入了扰动观测器的概念，这是一种用于估计并抵消系统中未知扰动的技术。在风力发电机塔架的场景中，扰动观测器被用来估计并减弱塔顶的风载干扰，从而减轻塔架的振动。通过设计合适的扰动观测器，可以实时监测并补偿这些不可预测的风载影响，提高整个系统的稳定性。 为了验证控制策略的有效性，论文采用了Lyapunov稳定性分析，这是一种广泛应用于控制系统稳定性证明的方法。通过Lyapunov函数的构造和分析，论文证明了在选择适当设计参数的情况下，控制系统的稳定性可以得到保证。 此外，数值模拟结果部分展示了所提出的控制策略在抑制塔架振动方面的表现。这些结果提供了定量的证据，证明了扰动观测器能够有效地减少塔架的振动，从而提高了风力发电系统的可靠性和性能。 这篇论文对风力发电领域提供了有价值的理论贡献，对于改善风力发电机塔架的振动控制策略，以及提高风能转化效率和设备寿命具有重要意义。其研究结果对于设计更高效、更稳定的风力发电系统具有重要的参考价值。