摘 要 偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的位置隨動(dòng)伺服系統(tǒng)，也稱為對(duì)風(fēng)裝置。偏航系統(tǒng)的功能有兩個(gè)：一是與控制系統(tǒng)相互配合，使機(jī)艙軸線能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便獲得最大的風(fēng)能；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，當(dāng)機(jī)艙至塔底引出電纜到達(dá)設(shè)定的扭纜角度后，自動(dòng)解除纏繞。本文采用PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)風(fēng)，以獲得最大風(fēng)能，提高工作效率。文章首先從偏航的風(fēng)向信號(hào)、風(fēng)速信號(hào)、停止信號(hào)的條件做了詳細(xì)介紹，然后給出了偏航指令輸出控制的條件，最后給出了解纜時(shí)需要滿足的判斷條件。

關(guān)鍵詞 PID；偏航； 解纜

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）15-0000-00

1 基于PID的偏航策略設(shè)計(jì)思想

風(fēng)力機(jī)偏航的原理是通過(guò)風(fēng)傳感器檢測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測(cè)到的風(fēng)向信號(hào)送到微處理器（PLC），微處理器（PLC）計(jì)算出風(fēng)向信號(hào)與機(jī)艙位置的夾角，并發(fā)出一定的信號(hào)給偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪箱，從而確定是否需要調(diào)整機(jī)艙方向以及朝哪個(gè)方向調(diào)整能盡快對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時(shí)間。

偏航控制本身對(duì)響應(yīng)速度和控制精度并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是在對(duì)風(fēng)過(guò)程中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的，具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此，為了減小瞬時(shí)的大風(fēng)對(duì)偏航系統(tǒng)的影響，從穩(wěn)定性考慮，需要偏航系統(tǒng)的偏航方向、偏航角度、停止信號(hào)都嚴(yán)格明確，并且需要足夠的阻尼。另外，偏航軸承的巨大齒輪環(huán)安裝在機(jī)艙下部，齒輪環(huán)與偏航電機(jī)的齒輪相嚙合，因此，為了保證偏航的平穩(wěn)，一般采用2個(gè)或2個(gè)以上的偏航電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)偏航軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于偏航信號(hào)的判斷主要分偏航方向判斷、偏航指令輸出控制判斷、解纜方向判斷三個(gè)方面詳細(xì)說(shuō)明。

2 偏航方向判斷

偏航方向通常包括向左和向右偏航，其判斷控制邏輯如圖1所示。當(dāng)偏航停止信號(hào)為TRUE時(shí)，偏航方向信號(hào)復(fù)位；當(dāng)偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，根據(jù)90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向來(lái)判斷需要偏航的方向。90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向用來(lái)互相校驗(yàn)。

偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，選擇90 s內(nèi)平均風(fēng)向，作為輸出；為TURE時(shí)，選擇180.0作為輸出。當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于160.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s或者90 s的平均風(fēng)向小于170.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s時(shí)，RS1的SET置位，執(zhí)行左偏航信號(hào)輸出。同理，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s或者90 s的平均風(fēng)向大于195.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s時(shí)，RS2的SET置位，執(zhí)行右偏航信號(hào)輸出。當(dāng)偏航信號(hào)停止時(shí)，左偏航和右偏航同時(shí)停止。在進(jìn)行左偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于172.0且持續(xù)時(shí)間大于4s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS1的RESET置位，停止左偏航。同理，在進(jìn)行右偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4 s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS2的RESET置位，停止右偏航。

其中，偏航停止信號(hào)的控制邏輯判斷為：當(dāng)出現(xiàn)偏航機(jī)構(gòu)故障、解纜操作激活、處于初始化模式、風(fēng)向標(biāo)故障、液壓系統(tǒng)故障、參觀按鈕或維護(hù)模式按鈕開、50 s內(nèi)平均風(fēng)速持續(xù)小于5 s，這些情況中的一種發(fā)生時(shí)，偏航停止信號(hào)為TRUE。

3 偏航指令

偏航指令輸出控制包括偏航系統(tǒng)允許液壓閘釋放信號(hào)、左偏航指令輸出和右偏航指令輸出。首先控制液壓閘釋放，延遲一段時(shí)間后才進(jìn)行偏航操作，當(dāng)偏航操作完成后，偏航液壓閘制動(dòng)后停止偏航。同時(shí)，偏航指令的輸出解纜和維護(hù)模式下的偏航操作。當(dāng)存在偏航機(jī)構(gòu)、安全系統(tǒng)解纜開關(guān)等故障時(shí)，則停止偏航操作。

當(dāng)解纜左偏航為TURE時(shí)，或者左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，或者維護(hù)模式左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自右偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10s，則執(zhí)行左偏航動(dòng)作；同理，當(dāng)解纜右偏航、右偏航信號(hào)或維護(hù)模式右偏航信號(hào)其中一項(xiàng)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自左偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10 s，則執(zhí)行右偏航動(dòng)作。這兩種情況下，在延遲的10 s內(nèi)執(zhí)行打開偏航電機(jī)電磁剎車，降低偏航系統(tǒng)剎車壓力。

4 解纜方向判斷

在PLC主控中，解纜實(shí)際上也可以看做一種偏航操作，只不過(guò)在解纜過(guò)程是由特殊事件觸發(fā)，并有其自有特點(diǎn)。判斷解纜方向的控制邏輯如圖2所示，其中虛線框內(nèi)的控制目的是為了防止解纜死鎖。當(dāng)前的偏航位置大于600°或小于-600°時(shí)進(jìn)行解纜動(dòng)作。

當(dāng)扭纜角度大于600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS1的SET置位，執(zhí)行解纜右偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5s，則RS1的RESET置位，停止解纜右偏航。當(dāng)扭纜角度小于-600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS2的SET置位，執(zhí)行解纜左偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于-360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5 s，則RS2的RESET置位，停止解纜左偏航。解纜左偏航和解纜右偏航的停止信號(hào)條件是相同的。

5 前景展望

本文采用PID的偏航策略設(shè)計(jì)了偏航系統(tǒng)的左/右偏航方向、偏航指令輸出及解纜左/右偏航方向判斷，考慮實(shí)際風(fēng)向信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)置了多種可能的邏輯條件，對(duì)每一種情況下的邏輯圖都做出了詳細(xì)說(shuō)明。目前，國(guó)內(nèi)真正用于實(shí)際風(fēng)場(chǎng)的控制方法還是傳統(tǒng)PID控制方法，因?yàn)槠潇o態(tài)穩(wěn)定性好，可靠性高，響應(yīng)快。但鑒于現(xiàn)代多種智能控制方法的快速發(fā)展和應(yīng)用，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制方法等都很成熟，且有各自的優(yōu)勢(shì)，比如動(dòng)態(tài)性能好、無(wú)殘差等，所以多種智能方法相結(jié)合用于風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]高文元，馬小英，崔鵬，王加偉，王現(xiàn)青.MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)控制策略[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010（02）.

[2]張嘉英，王文蘭，蔡永剛.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化，2009（11）.

[3]高文元，馬小英，王現(xiàn)青，王加偉.基于PSCAD的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制的研究[J].甘肅科技，2010（02）.

[4]宋建軍，張揚(yáng)，張長(zhǎng)安，楊豐.基于模糊控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011（07）.

[5]樸海國(guó)，王志新.風(fēng)電機(jī)組偏航Fuzzy-PID合成控制系統(tǒng)仿真[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009（03）.

作者簡(jiǎn)介

姜攀（1982-），女，山東煙臺(tái)人，北京鐵路電氣化學(xué)校，助講。endprint

摘 要 偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的位置隨動(dòng)伺服系統(tǒng)，也稱為對(duì)風(fēng)裝置。偏航系統(tǒng)的功能有兩個(gè)：一是與控制系統(tǒng)相互配合，使機(jī)艙軸線能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便獲得最大的風(fēng)能；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，當(dāng)機(jī)艙至塔底引出電纜到達(dá)設(shè)定的扭纜角度后，自動(dòng)解除纏繞。本文采用PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)風(fēng)，以獲得最大風(fēng)能，提高工作效率。文章首先從偏航的風(fēng)向信號(hào)、風(fēng)速信號(hào)、停止信號(hào)的條件做了詳細(xì)介紹，然后給出了偏航指令輸出控制的條件，最后給出了解纜時(shí)需要滿足的判斷條件。

關(guān)鍵詞 PID；偏航； 解纜

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）15-0000-00

1 基于PID的偏航策略設(shè)計(jì)思想

風(fēng)力機(jī)偏航的原理是通過(guò)風(fēng)傳感器檢測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測(cè)到的風(fēng)向信號(hào)送到微處理器（PLC），微處理器（PLC）計(jì)算出風(fēng)向信號(hào)與機(jī)艙位置的夾角，并發(fā)出一定的信號(hào)給偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪箱，從而確定是否需要調(diào)整機(jī)艙方向以及朝哪個(gè)方向調(diào)整能盡快對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時(shí)間。

偏航控制本身對(duì)響應(yīng)速度和控制精度并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是在對(duì)風(fēng)過(guò)程中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的，具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此，為了減小瞬時(shí)的大風(fēng)對(duì)偏航系統(tǒng)的影響，從穩(wěn)定性考慮，需要偏航系統(tǒng)的偏航方向、偏航角度、停止信號(hào)都嚴(yán)格明確，并且需要足夠的阻尼。另外，偏航軸承的巨大齒輪環(huán)安裝在機(jī)艙下部，齒輪環(huán)與偏航電機(jī)的齒輪相嚙合，因此，為了保證偏航的平穩(wěn)，一般采用2個(gè)或2個(gè)以上的偏航電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)偏航軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于偏航信號(hào)的判斷主要分偏航方向判斷、偏航指令輸出控制判斷、解纜方向判斷三個(gè)方面詳細(xì)說(shuō)明。

2 偏航方向判斷

偏航方向通常包括向左和向右偏航，其判斷控制邏輯如圖1所示。當(dāng)偏航停止信號(hào)為TRUE時(shí)，偏航方向信號(hào)復(fù)位；當(dāng)偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，根據(jù)90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向來(lái)判斷需要偏航的方向。90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向用來(lái)互相校驗(yàn)。

偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，選擇90 s內(nèi)平均風(fēng)向，作為輸出；為TURE時(shí)，選擇180.0作為輸出。當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于160.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s或者90 s的平均風(fēng)向小于170.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s時(shí)，RS1的SET置位，執(zhí)行左偏航信號(hào)輸出。同理，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s或者90 s的平均風(fēng)向大于195.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s時(shí)，RS2的SET置位，執(zhí)行右偏航信號(hào)輸出。當(dāng)偏航信號(hào)停止時(shí)，左偏航和右偏航同時(shí)停止。在進(jìn)行左偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于172.0且持續(xù)時(shí)間大于4s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS1的RESET置位，停止左偏航。同理，在進(jìn)行右偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4 s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS2的RESET置位，停止右偏航。

其中，偏航停止信號(hào)的控制邏輯判斷為：當(dāng)出現(xiàn)偏航機(jī)構(gòu)故障、解纜操作激活、處于初始化模式、風(fēng)向標(biāo)故障、液壓系統(tǒng)故障、參觀按鈕或維護(hù)模式按鈕開、50 s內(nèi)平均風(fēng)速持續(xù)小于5 s，這些情況中的一種發(fā)生時(shí)，偏航停止信號(hào)為TRUE。

3 偏航指令

偏航指令輸出控制包括偏航系統(tǒng)允許液壓閘釋放信號(hào)、左偏航指令輸出和右偏航指令輸出。首先控制液壓閘釋放，延遲一段時(shí)間后才進(jìn)行偏航操作，當(dāng)偏航操作完成后，偏航液壓閘制動(dòng)后停止偏航。同時(shí)，偏航指令的輸出解纜和維護(hù)模式下的偏航操作。當(dāng)存在偏航機(jī)構(gòu)、安全系統(tǒng)解纜開關(guān)等故障時(shí)，則停止偏航操作。

當(dāng)解纜左偏航為TURE時(shí)，或者左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，或者維護(hù)模式左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自右偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10s，則執(zhí)行左偏航動(dòng)作；同理，當(dāng)解纜右偏航、右偏航信號(hào)或維護(hù)模式右偏航信號(hào)其中一項(xiàng)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自左偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10 s，則執(zhí)行右偏航動(dòng)作。這兩種情況下，在延遲的10 s內(nèi)執(zhí)行打開偏航電機(jī)電磁剎車，降低偏航系統(tǒng)剎車壓力。

4 解纜方向判斷

在PLC主控中，解纜實(shí)際上也可以看做一種偏航操作，只不過(guò)在解纜過(guò)程是由特殊事件觸發(fā)，并有其自有特點(diǎn)。判斷解纜方向的控制邏輯如圖2所示，其中虛線框內(nèi)的控制目的是為了防止解纜死鎖。當(dāng)前的偏航位置大于600°或小于-600°時(shí)進(jìn)行解纜動(dòng)作。

當(dāng)扭纜角度大于600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS1的SET置位，執(zhí)行解纜右偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5s，則RS1的RESET置位，停止解纜右偏航。當(dāng)扭纜角度小于-600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS2的SET置位，執(zhí)行解纜左偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于-360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5 s，則RS2的RESET置位，停止解纜左偏航。解纜左偏航和解纜右偏航的停止信號(hào)條件是相同的。

5 前景展望

本文采用PID的偏航策略設(shè)計(jì)了偏航系統(tǒng)的左/右偏航方向、偏航指令輸出及解纜左/右偏航方向判斷，考慮實(shí)際風(fēng)向信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)置了多種可能的邏輯條件，對(duì)每一種情況下的邏輯圖都做出了詳細(xì)說(shuō)明。目前，國(guó)內(nèi)真正用于實(shí)際風(fēng)場(chǎng)的控制方法還是傳統(tǒng)PID控制方法，因?yàn)槠潇o態(tài)穩(wěn)定性好，可靠性高，響應(yīng)快。但鑒于現(xiàn)代多種智能控制方法的快速發(fā)展和應(yīng)用，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制方法等都很成熟，且有各自的優(yōu)勢(shì)，比如動(dòng)態(tài)性能好、無(wú)殘差等，所以多種智能方法相結(jié)合用于風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]高文元，馬小英，崔鵬，王加偉，王現(xiàn)青.MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航系統(tǒng)控制策略[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010（02）.

[2]張嘉英，王文蘭，蔡永剛.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化，2009（11）.

[3]高文元，馬小英，王現(xiàn)青，王加偉.基于PSCAD的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制的研究[J].甘肅科技，2010（02）.

[4]宋建軍，張揚(yáng)，張長(zhǎng)安，楊豐.基于模糊控制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011（07）.

[5]樸海國(guó)，王志新.風(fēng)電機(jī)組偏航Fuzzy-PID合成控制系統(tǒng)仿真[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2009（03）.

作者簡(jiǎn)介

姜攀（1982-），女，山東煙臺(tái)人，北京鐵路電氣化學(xué)校，助講。endprint

摘 要 偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的位置隨動(dòng)伺服系統(tǒng)，也稱為對(duì)風(fēng)裝置。偏航系統(tǒng)的功能有兩個(gè)：一是與控制系統(tǒng)相互配合，使機(jī)艙軸線能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便獲得最大的風(fēng)能；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，當(dāng)機(jī)艙至塔底引出電纜到達(dá)設(shè)定的扭纜角度后，自動(dòng)解除纏繞。本文采用PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)風(fēng)，以獲得最大風(fēng)能，提高工作效率。文章首先從偏航的風(fēng)向信號(hào)、風(fēng)速信號(hào)、停止信號(hào)的條件做了詳細(xì)介紹，然后給出了偏航指令輸出控制的條件，最后給出了解纜時(shí)需要滿足的判斷條件。

關(guān)鍵詞 PID；偏航； 解纜

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）15-0000-00

1 基于PID的偏航策略設(shè)計(jì)思想

風(fēng)力機(jī)偏航的原理是通過(guò)風(fēng)傳感器檢測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速，并將檢測(cè)到的風(fēng)向信號(hào)送到微處理器（PLC），微處理器（PLC）計(jì)算出風(fēng)向信號(hào)與機(jī)艙位置的夾角，并發(fā)出一定的信號(hào)給偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)和齒輪箱，從而確定是否需要調(diào)整機(jī)艙方向以及朝哪個(gè)方向調(diào)整能盡快對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時(shí)間。

偏航控制本身對(duì)響應(yīng)速度和控制精度并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是在對(duì)風(fēng)過(guò)程中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是作為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)的，具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此，為了減小瞬時(shí)的大風(fēng)對(duì)偏航系統(tǒng)的影響，從穩(wěn)定性考慮，需要偏航系統(tǒng)的偏航方向、偏航角度、停止信號(hào)都嚴(yán)格明確，并且需要足夠的阻尼。另外，偏航軸承的巨大齒輪環(huán)安裝在機(jī)艙下部，齒輪環(huán)與偏航電機(jī)的齒輪相嚙合，因此，為了保證偏航的平穩(wěn)，一般采用2個(gè)或2個(gè)以上的偏航電機(jī)同時(shí)帶動(dòng)偏航軸承轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于偏航信號(hào)的判斷主要分偏航方向判斷、偏航指令輸出控制判斷、解纜方向判斷三個(gè)方面詳細(xì)說(shuō)明。

2 偏航方向判斷

偏航方向通常包括向左和向右偏航，其判斷控制邏輯如圖1所示。當(dāng)偏航停止信號(hào)為TRUE時(shí)，偏航方向信號(hào)復(fù)位；當(dāng)偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，根據(jù)90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向來(lái)判斷需要偏航的方向。90秒和30秒內(nèi)的平均風(fēng)向用來(lái)互相校驗(yàn)。

偏航停止信號(hào)為FALSE時(shí)，選擇90 s內(nèi)平均風(fēng)向，作為輸出；為TURE時(shí)，選擇180.0作為輸出。當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于160.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s或者90 s的平均風(fēng)向小于170.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s時(shí)，RS1的SET置位，執(zhí)行左偏航信號(hào)輸出。同理，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4.5 s或者90 s的平均風(fēng)向大于195.0且持續(xù)時(shí)間大于30 s時(shí)，RS2的SET置位，執(zhí)行右偏航信號(hào)輸出。當(dāng)偏航信號(hào)停止時(shí)，左偏航和右偏航同時(shí)停止。在進(jìn)行左偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向大于172.0且持續(xù)時(shí)間大于4s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS1的RESET置位，停止左偏航。同理，在進(jìn)行右偏航過(guò)程中，當(dāng)90 s的平均風(fēng)向小于180.0且持續(xù)時(shí)間大于4 s或者有來(lái)自其他軟件的偏航停止信號(hào)，RS2的RESET置位，停止右偏航。

其中，偏航停止信號(hào)的控制邏輯判斷為：當(dāng)出現(xiàn)偏航機(jī)構(gòu)故障、解纜操作激活、處于初始化模式、風(fēng)向標(biāo)故障、液壓系統(tǒng)故障、參觀按鈕或維護(hù)模式按鈕開、50 s內(nèi)平均風(fēng)速持續(xù)小于5 s，這些情況中的一種發(fā)生時(shí)，偏航停止信號(hào)為TRUE。

3 偏航指令

偏航指令輸出控制包括偏航系統(tǒng)允許液壓閘釋放信號(hào)、左偏航指令輸出和右偏航指令輸出。首先控制液壓閘釋放，延遲一段時(shí)間后才進(jìn)行偏航操作，當(dāng)偏航操作完成后，偏航液壓閘制動(dòng)后停止偏航。同時(shí)，偏航指令的輸出解纜和維護(hù)模式下的偏航操作。當(dāng)存在偏航機(jī)構(gòu)、安全系統(tǒng)解纜開關(guān)等故障時(shí)，則停止偏航操作。

當(dāng)解纜左偏航為TURE時(shí)，或者左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，或者維護(hù)模式左偏航信號(hào)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自右偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10s，則執(zhí)行左偏航動(dòng)作；同理，當(dāng)解纜右偏航、右偏航信號(hào)或維護(hù)模式右偏航信號(hào)其中一項(xiàng)為TURE時(shí)，且沒(méi)有來(lái)自左偏航的任何信號(hào)，也沒(méi)有來(lái)自故障系統(tǒng)的任何信號(hào)，且時(shí)間延遲10 s，則執(zhí)行右偏航動(dòng)作。這兩種情況下，在延遲的10 s內(nèi)執(zhí)行打開偏航電機(jī)電磁剎車，降低偏航系統(tǒng)剎車壓力。

4 解纜方向判斷

在PLC主控中，解纜實(shí)際上也可以看做一種偏航操作，只不過(guò)在解纜過(guò)程是由特殊事件觸發(fā)，并有其自有特點(diǎn)。判斷解纜方向的控制邏輯如圖2所示，其中虛線框內(nèi)的控制目的是為了防止解纜死鎖。當(dāng)前的偏航位置大于600°或小于-600°時(shí)進(jìn)行解纜動(dòng)作。

當(dāng)扭纜角度大于600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS1的SET置位，執(zhí)行解纜右偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5s，則RS1的RESET置位，停止解纜右偏航。當(dāng)扭纜角度小于-600°時(shí)，且風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行模式，RS2的SET置位，執(zhí)行解纜左偏航；機(jī)艙與風(fēng)向的夾角小于27.0時(shí)（或者紐纜角度小于-360.0），或者軟件復(fù)位信號(hào)持續(xù)5 s，則RS2的RESET置位，停止解纜左偏航。解纜左偏航和解纜右偏航的停止信號(hào)條件是相同的。

5 前景展望

本文采用PID的偏航策略設(shè)計(jì)了偏航系統(tǒng)的左/右偏航方向、偏航指令輸出及解纜左/右偏航方向判斷，考慮實(shí)際風(fēng)向信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)置了多種可能的邏輯條件，對(duì)每一種情況下的邏輯圖都做出了詳細(xì)說(shuō)明。目前，國(guó)內(nèi)真正用于實(shí)際風(fēng)場(chǎng)的控制方法還是傳統(tǒng)PID控制方法，因?yàn)槠潇o態(tài)穩(wěn)定性好，可靠性高，響應(yīng)快。但鑒于現(xiàn)代多種智能控制方法的快速發(fā)展和應(yīng)用，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制方法等都很成熟，且有各自的優(yōu)勢(shì)，比如動(dòng)態(tài)性能好、無(wú)殘差等，所以多種智能方法相結(jié)合用于風(fēng)電機(jī)組偏航控制系統(tǒng)將是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介

姜攀（1982-），女，山東煙臺(tái)人，北京鐵路電氣化學(xué)校，助講。endprint