控制系统设计的流程与方法

控制系统的设计过程可以按下面的步骤来进行：

第一步：控制对象分析。根据机组类型、目标应用环境和设计方面的限制因素，确定要设计的控制系统结构。

第二步：借助Bladed软件建立风力发电机组模型。风电机组模型包括桨叶、风轮、塔架、机舱、传动链、发电机、变流器、变桨系统（如果是变翼型风电机组）、传感器、电网等。

第三步：机组稳态特性分析。分析机组的空气动力学特性，根据机组功率特性确定机组基本控制参数，如最小桨距角、转矩控制最佳增益K_opt或转速-转矩控制表（如果转矩采用查表法控制）等。并完成功率曲线、转速曲线、转矩曲线、桨距角曲线、稳态载荷特性等分析。

第四步：模态分析。一般需要完成风轮面内前5阶、面外前6阶、塔架前2阶的模态分析，得出各模态的频率。

第五步：坎贝尔图分析。借助Bladed软件得出机组坎贝尔图，分析机组共振情况或者确定需要通过控制策略避免的共振频率区域。(www.xing528.com)

第六步：导出系统线性化模型。提取机组模型的线性化特征，一个典型的线性化模型包括风轮气动特性、塔架模型、传动链模型、发电机模型、传感器响应、变桨系统模型、变流器模型等。以状态空间形式将线性化模型导出到控制系统的设计软件中，并进一步得到各控制环传递函数。

第七步：控制系统设计。根据线性化处理得到各控制环传递函数，按照经典控制理论、现代控制理论等控制器设计方法进行动态控制系统的设计，并输出包含控制算法的动态链接库文件（∗.dll）给Bladed软件作为外部控制器。

第八步：仿真研究。在Bladed软件中，在外部控制器作用下对风力发电机组模型进行运行仿真，根据载荷、振动、功率、转速、变桨速率等综合评估其运行性能，如不理想则重复第七步和第八步，直到满意为止。

第九步：现场测试。控制器设计完成后，可以将理想的动态链接库文件移植到实际的风力发电机组控制器上，在现场运行机组上进行测试。