《海洋大型風力發電機葉片顫振壓電智慧型控制機理研究》是依託大連理工大學,由崔洪宇擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：海洋大型風力發電機葉片顫振壓電智慧型控制機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：崔洪宇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋風力發電機葉片向大型化、輕量化方向發展，且海上風電場的運行環境比陸地風電場惡劣，大型風力發電機葉片在氣動力、彈性力和慣性力的耦合作用下容易產生顫振，顫振交變應力會使葉片萌生疲勞裂紋導致其斷裂，如何有效地抑制大型風力發電機葉片顫振是發展現代風力發電機亟待解決的關鍵問題之一。基於壓電材料良好的性能，本項目套用壓電驅動器對風力發電機葉片顫振進行控制研究。首先通過風力發電機葉片模型風洞試驗和計算結構動力學、計算流體力學理論對大型風力發電機葉片氣動彈性進行分析，研究風力發電機葉片發生顫振不穩定現象的機理；然後套用基於壓電驅動器的智慧型控制方法對風力發電機葉片顫振進行抑制研究，並採用粒子群算法等方法對壓電智慧型作動器/感測器進行最佳化布置；最後通過模型風洞試驗驗證基於壓電驅動器的智慧型控制方法對風力發電機葉片顫振抑制的有效性。本項目的研究成果可為我國大型風力發電機葉片的開發設計提供理論基礎和技術支持。
結題摘要
隨著海洋風力發電機向大型化和輕量化方向發展，同時海上風電場的環境比較複雜，因此對風力發電機葉片進行振動控制研究就有重要的工程意義和實用價值。研究過程首先對風發電機翼型及其基本參數進行了確定，然後對風力發電機葉片氣動彈性進行了分析；將風力發電機葉片簡化成含有集中質量和集中剛度的等直彈性梁力學模型，對其振動特性進行了分析，並進行了實驗研究；分別採用LQR、LQG和獨立模態空間控制算法設計控制器，對含有集中參數的壓電智慧型梁的振動回響進行了主動控制數值模擬；對比分析了LQR和LQG控制算法的適用性和有效性；探討了集中質量和集中剛度的位置對懸臂樑整體振動回響量級的影響和對反饋控制效率的影響；採用自適應進化策略和遺傳算法對感測器/作動器的最佳化布置進行研究，最後在實驗室對一懸臂結構進行了智慧型壓電控制實驗研究。通過本文的研究為風力發電機葉片開發、設計和振動控制提供理論基礎和技術支持。
