基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)

丁恒 王世榮 李金峰

摘要 偏航裝置是風力機組中的一個重要組成部分，對發(fā)電效率起著很大的作用。針對現(xiàn)在很多風力發(fā)電機組無法根據(jù)風向的變化來精準的實行對風，本文提出了一種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，該算法通過信息傳播的輸出與預(yù)期值的誤差修正，從而使偏航系統(tǒng)有預(yù)判，進而進行動作。

【關(guān)鍵詞】BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 偏航控制

1 引言

風能具有巨大的利用價值。為使風力機風輪更準確的實行對風，偏航裝置起著很大的作用。本文采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，利用其誤差反向傳播的特性，比較網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期值和真實輸出值，來調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使得誤差降到最小。

2 偏航控制系統(tǒng)

偏航裝置作為風力機的重要部分，一般由風向標傳感器、偏航電機、制動器與變速箱等部分構(gòu)成。風向標采集到風向信號后，將該信號傳送到控制回路中，然后控制裝置根據(jù)該信號發(fā)出指令，從而控制機艙旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)對風的目的。本文的偏航控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，工作原理為：風向標傳感器采集到風向變化后，將該信息傳遞到控制系統(tǒng)里，進行數(shù)據(jù)處理和分析，然后判斷裝置是否要進行偏航和如何偏航，再依照判斷執(zhí)行動作，使得風機能達到最好的對風狀態(tài)。當此次偏航動作結(jié)束后，系統(tǒng)繼續(xù)對風向信息進行處理分析，判斷此次偏航動作是否在誤差允許范圍內(nèi)，若在其允許的范圍內(nèi)，則偏航動作停止;若不在此范圍內(nèi)，則仍然繼續(xù)進行偏航動作直至滿足條件范圍。

3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸出信號、輸出層、隱含層、輸入層、輸入信號組成，如圖2所示。在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中包含兩種信號，一種是誤差信號，還有一種是函數(shù)信號，它們的區(qū)別是其傳遞方向是相反的。

經(jīng)過對權(quán)值和閾值的不斷修正，直到在誤差允許的范圍內(nèi)達到預(yù)期值，反向傳播停止，該網(wǎng)絡(luò)是收斂的;若在以超過提前設(shè)定的運行次數(shù)后還沒有達到預(yù)定值，則證明該網(wǎng)絡(luò)發(fā)散。根據(jù)此方法便可以提前預(yù)測風向的變化，從而進行預(yù)判，提高風能的利用率，有效地提高風機的發(fā)電效率。

4 總結(jié)

運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來控制偏航系統(tǒng)，對比于傳統(tǒng)方法，其有以下幾點優(yōu)點：

（1）此控制算法訓練速度比較快，對風精度比較高，減少了風機在小角度范圍內(nèi)的疲勞動作，延長了系統(tǒng)的使用壽命。

（2）此算法可提前預(yù)測風向的改變，誤差范圍更小更精確。

（3）經(jīng)過實際驗證，此算法得出的結(jié)果具有很好的可靠性，但仍有一些缺點和不足需要改進。

參考文獻

[1]張澤旭，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與MATLAB仿真[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2011（07）：56-75.

[2]張東東，崔新維.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在風力發(fā)電機風向預(yù)測中的應(yīng)用[J].技術(shù)產(chǎn)品與工程太陽能，2014 （03）： 47-49.

[3]鐘守銘，劉碧森，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性理論[M].北京：科學出版社，2008：1-32.

[4]和慧，苗群.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的南四湖水質(zhì)評價研究[D]，青島：青島理工大學碩士學位論文，2008.