基于叶片根部载荷测量的独立变桨控制器设计

独立变桨控器需要实现两个功能：一是通过控制风轮转速，实现发电机输出功率控制，即实现传统协同变桨控制功能；二是减小风轮的不均衡载荷，即减小轮毂上的倾覆力矩和偏航力矩。

根据式（7-18）～式（7-21）可知，输出变量（反馈变量）风轮转速ω、轮毂倾覆力矩M_tilt、偏航力矩M_Yaw与输入变量β^cm_i及干扰输入变量u^cm_i有关，以上变量都是轮毂固定坐标系上的变量。但除了风轮转速ω，其他输入输出变量都不是本控制器实际选取的输入输出变量。本控制器选取风轮转速ω、叶片根部（载荷）面外弯曲力矩M_Yi为输出变量（反馈变量），叶片节距角β_i为输入变量，等效风速u_i为干扰输入变量，其中M_Yi、β_i、u_i都是风轮旋转坐标系上的变量。

因此设计载荷控制器时，需要用Park坐标变换，把风轮旋转坐标系输出变量（即为反馈变量）变换到轮毂固定坐标系上，作为控制器的输入；控制器的输出变量，经Park坐标变换，变换回到风轮旋转坐标系上，作为变桨执行机构的输入。(www.xing528.com)

根据以上分析及式（7-17）、式（7-20）和式（7-21）分别设计出独立变桨控制器的三个控制环，根据式（7-17）设计出风轮转速控制环，根据式（7-20）设计出用于减小轮毂倾覆力矩的载荷控制环，根据式（7-21）设计出用于减小轮毂偏航力矩的载荷控制环，式（7-19）一般不用于独立变桨控制。

以上三个控制环是独立设计的，忽略了控制环之间的耦合。由式（7-17）、式（7-18）、式（7-20）和式（7-21）分析可知，偏航力矩控制环已经完全被解耦，与倾翻力矩控制环和转速控制环之间没有耦合。而倾覆力矩控制环与转速控制环之间存在塔架前后运动速度的耦合，因此设计倾覆力矩控制器时需要考虑对转速控制环的影响。