基于LCCBOD模型的风电叶片激振设备敏感性分析

为了在设计阶段确定影响风电叶片激振设备生命周期成本的关键参数,以生命周期成本理论为指导,详细分析了设备各阶段成本的影响参数,建立了设备的LCCBOD(Life-Cycle Costs Based on Designer)净现值分析模型,为了更准确地反映参数的重要性,提出了依据敏感性系数和参数所占比重进行分析的双要素敏感性分析方法。将该模型和敏感性分析方法应用到实例中,确定了影响该设备成本的关键因素,便于制定风电叶片激振设备的优化设计方案,也对后续调控设备的成本提供了决策基础。     

风电叶片疲劳试验系统追踪控制策略研究

针对风电叶片疲劳试验过程中实际振幅与目标振幅的追踪控制关键问题,提出了一种基于RLS算法的实际振幅与目标振幅的追踪控制策略,设计出了一套风电叶片疲劳试验系统。采用基于RLS算法的自适应滤波和幅值响应策略,通过调整RLS算法中的加权数值,解决了实际试验过程中的干扰噪声和幅值振荡问题,实现了叶片振幅的有效追踪;通过构建基于Matlab/Simulink的测试系统模型,并结合现场试验,验证了算法的自适应滤波和幅值响应效果。研究结果表明:采用基于RLS算法的振幅追踪控制策略,能够有效地保证实际振幅与目标振幅的跟随性,振幅跟随误差不超过有效振幅的±5%,这对于风电叶片疲劳的理论研究与实际应用具有一定的指导意义。     

风电叶片部件疲劳试验机跟随控制策略研究

针对风电叶片部件疲劳试验过程中实际载荷与期望载荷跟随效果差的问题,提出一种超前自校正与改进线性自抗扰(LADRC)相结合的同步控制策略。该方法通过对实际载荷进行自校正补偿与系统误差以及外部扰动一起输入到改进线性自抗扰控制器,从而实现加载力和频率的有效控制。对疲劳试验机油电液伺服系统控制算法进行仿真分析,并通过搭建现场试验平台对同步控制策略进行有效性验证。仿真及试验结果表明：在较大载荷疲劳试验过程中,该控制策略显著提升系统的快速响应性和抗干扰能力,载荷误差控制在1%以内,相对于传统ADRC控制算法同步误差减小了56.14%,有效实现了风电叶片部件疲劳试验载荷的精确控制。     

风电叶片全尺寸结构试验三维挠度测量研究

对风电叶片进行全尺寸结构试验时需要测量其挠度变形,目前使用拉绳传感器测量,但拉绳传感器只能实现单一方向测量,测量误差大且维数单一。为了解决上述问题,推导一种用于叶片三维挠度精准测量的数学模型,进一步结合超宽带无线测距技术搭建了无线测量系统,使用该系统进行叶片静力加载挠度测量试验,并与激光跟踪仪测量结果进行对比。结果表明:该技术可以获得较为准确的挠度值,测量的X、Y、Z三个方向的叶片变形量的均方根误差分别为12.77、15.91、19.87 mm,符合测试要求。     

风电叶片疲劳加载激振系统解耦控制算法及试验研究

风电叶片逐渐向大型化方向发展,为了提高大型风电叶片疲劳试验的激振能力、缩短测试周期,两激振源联振已成为疲劳测试方法中具有前景的发展方向。首先进行两激振源的耦合特性试验,设计了激振源转速、相位和叶片振幅的测试方案。当2个激振源初始转速设定为35 r/min时,风电叶片在该激振源作用下进行试验,得出2个激振源转速差在±5 r/min范围内波动、相位也存在耦合现象,叶片振幅变化絮乱。为了提高两激振源的同步效果,在分析现有控制策略的基础上,采用并联交叉耦合结构,开发了滑模变结构同步控制算法,并利用李雅普诺夫函数证明了该算法的渐近稳定性。最后,搭建了一套10 MW级大型风电叶片疲劳试验平台,开发了基于分布式网络总线的疲劳激振控制系统,将该滑膜变结构控制算法应用于aeroblade 2.0~54.38风电叶片两点激振试验。试验结果表明,在两激振源转速均为35 r/min时,两激振源的转动步调一致,相位也能基本保持同步,此时叶片振幅最大,且非常稳定。在不同的初始速度驱动下,分别设定为40和30 r/min,2个激振源的转速均能快速跟随并分别保持。由于两者转速不一致,导致叶片振幅发生波动。上述试验结果表明,虽然2个激振源之间的机电耦合是固有存在的,但是设计的滑模变结构控制算法能使2个激振源的转速、相位步调一致,具有良好的鲁棒特性,有效地保证了疲劳试验的顺利进行。     

风电叶片螺栓套疲劳试验机支架寿命分析

以风电叶片螺栓套试验机支架为研究对象,通过有限元分析和试验研究的方法,对螺栓套疲劳试验机加载支架的疲劳寿命进行研究。首先,根据实际工况的要求,对试验机支架进行建模并通过Solid Works Simulation组件对支架进行静力分析。然后,采用名义应力法对支架后梁结构的疲劳寿命进行计算并采用Solid Works Simulation组件对支架后梁结构进行疲劳分析。最后,通过疲劳试验对试验机支架的抗疲劳特性进行试验验证。研究结果表明,在有限元分析的基础上,采用名义应力法能够对风电叶片螺栓套试验机加载支架的疲劳寿命进行有效估算,为风电叶片螺栓套疲劳试验机的设计与应用提供理论基础。     

大尺寸风机叶片疲劳加载试验支座研发

为了保证兆瓦级风机叶片疲劳加载试验的顺利进行,设计一套固定叶片根部的疲劳加载试验支座。分析了疲劳加载试验工况,通过有限元软件Abaqus对其进行了建模、网格划分及约束,并讨论了模拟试验结果。现场加载试验证明,该加载支座完全具有承受大尺寸风机叶片进行疲劳加载试验的能力。     

基于改进的显式算法对叶片模具翻转架的失效调查

为对风电叶片模具翻转架进行失效调查,使用改进的显式接触算法对翻转座进行仿真分析。首先,对翻转架进行受力计算,选中6支座中的危险部件进行实体有限元建模。模型中,基于经典显式动力学算法使用重心位置映射的方法对网格单元的间隙变量进行改进,并据此进行网格仿真,最后得到翻转座受力云图。结果显示：施加在液压缸推杆的交变载荷诱发了推杆中部的断裂,且改进算法进一步减少了单元聂动,在计算稳定性上提高13%,计算次数提高6%,为大型部件的接触计算提供理论与应用借鉴。     

一种基于分裂合并的多边形逼近算法

断层医学图象目标组织经图象分割、轮廓跟踪后得到的轮廓像素点数据量较大,不宜直接用于几何建模。多边形逼近是提取曲线特征点和简化数据、加快图形运算的一个重要方法,提出一种基于分裂合并的多边形逼近算法,将轮廓像素点集合分段进行线段逼近,逐次递增进行共线检查,反复执行分裂、合并操作,直到所有逼近误差在指定范围内,逼近多边形不再改变为止。该算法能够在保持原始轮廓形状特征的前提下,有效减少数据量,提高了计算效率。     

大型风机叶片模态参数识别的试验研究

为了正确识别大型风机叶片的模态参数,首先将风机叶片的衰减振动等效为自由悬臂梁振动,推导出阻尼比识别关系式。然后,构建一个大型风机叶片模态参数识别试验平台,采用快速脱钩装置实现大载荷力的快速释放,完成对aeroblade3.6-56.4风机叶片的自由衰减试验。根据阻尼比识别关系式,得到不同初始振幅下的阻尼比变化规律。同时对叶片某面的加速度信号进行傅里叶变换,得到其低阶固有频率。