1.一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,用于风力发电机塔架减振,磁流变阻尼器布设在风机塔架中,其特征在于,包括如下步骤:S1,获取磁流变阻尼器力学性能的力-位移关系曲线;S2,建立配置磁流变阻尼器的海上单桩风力结构的多自由度体系运动方程;风机的运动方程为:式中,M,C,K分别为风机结构的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,f为作用在塔架上的载荷向量,F赋值为风机目标控制力向量U;将以上运动方程转化为状态方程如下:式中, 是状态变量, 是系统矩阵, 为输入矩阵, 为传输矩阵;S3中,LQR算法根据反馈的塔基位移和速度信号计算出目标控制力向量U,结合磁流变阻尼器的可调整阻尼力范围,得到期望控制力U d ;模糊控制策略将期望控制力U d 作为输入,以阻尼器相应电流为输出,实现期望控制力U d 到控制电流I的转换;将控制电流I施加在阻尼器上,实现实时追踪期望控制力U d ,降低塔架的动力反应;S3中,控制系统的反馈信号为塔顶位移和速度,将信号通过卡尔曼滤波器后,得到结构的状态估计参数,输入到LQR控制器再通过力限算法得到期望控制力U d ,再将其输入到模糊控制器,模糊控制器计算出相应的控制电流I,使磁流变阻尼器实时跟踪期望控制力U d ,作为输入量的期望控制力U d 的范围限定在[-10,10]之间,输出量控制电流I的范围限定在[0,4]之间;S3中,构建模糊控制器,实现磁流变阻尼器阻尼期望控制力U d 的输出,使阻尼器产生与风机塔筒振动下的主动控制力或者期望控制力U d 等效的控制力;确定目标力向量的施加逻辑,通过力限制器算法来确定期望控制力U d ,如下式:其中,f idmax 与f idmin 代表阻尼器的期望控制力U d 两个极限值,x is 为阻尼器相对于塔筒结构的速度, 是相对于控制装置速度的符号函数,u i 为第i个目标控制力向量。
2.如权利要求1所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,S3中,LQR控制器计算风机目标控制力向量U;建立单桩风机塔架多自由度运动方程与对应的系统状态空间方程,确立控制目标函数J并选取相应的加权系数,通过目标函数J来找到满足条件的目标力向量。
3.如权利要求2所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,S3中,LQR控制器计算风机目标控制力向量U;首先,建立单桩风机塔架多自由度运动方程与对应的系统状态空间方程,其次需要确立控制目标函数J并选取相应的加权系数,通过目标函数J来找到满足条件的目标力向量。
4.如权利要求3所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,S3中,LQR控制效益由以下目标函数来衡量:J=∫ 0 ∞ ({Q} T [S]{Q}+{U} T [R]{U})dt式中{S}为状态变量加权矩阵,{R}为控制变量加权矩阵;{S}和{R}矩阵取如下形式: [R]=βI;式中,[K],[M]为塔筒的刚度和质量矩阵,[I]为单位矩阵,β用于权衡结构安全性与控制经济性的一个参数,取β=6×10 -8 ;主动目标控制力向量U为:U(t)=-GQ(t)其中G矩阵由下式得出:G=[R] -1 [B] T PP矩阵可由Riccati矩阵代数方程求解,Riccati方程如下形式:
5.如权利要求4所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,将模糊控制器的输入分为五个等级,分别为NB、NS、ZE、PS、PB,对应负大、负小、零、正小、正大;同将输出分为四个等级,分别为ZE、S、B,对应零、小、大;输入隶属度函数为高斯函数,输出隶属度函数为三角函数。
6.如权利要求5所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,S3中,磁流变阻尼器,输入电流越大,阻尼器的出力越大,对应的模糊规则表中,模糊推理为mamdani推理方法,去模糊化采用重心法;S3中,模糊规则曲线为V型。
7.如权利要求6所述的一种磁流变阻尼器的风机塔筒减振方法,其特征在于,S1中,简化模型关系式如下:式中,F为阻尼力,c 0 为阻尼系数, 为活塞相对缸体的位移,f c 为库仑力,f 0 为由补偿器产生的摩擦力;其中, 式中L为活塞长度,A p 为活塞的有效面积,D为缸体内径,h为缝隙间距,η为流体的动力粘滞系数;控制电流I和磁流变液的屈服剪切应力τ y 之间的关系式为:τ y =A 1 e -I +A 2 ln(I+e)+A 3 I式中,A 1 ,A 2 ,A 3 式磁流变液的性能相关系数,e为自然数。