基于分布式襟翼风力机桨叶的模型预测振动控制

大展弦比风力机桨叶是一个细长的柔性体,在气动弹性耦合下其受力和变形十分复杂。如何通过主动控制技术实现在复杂作用下达到减振降载的目的是一个关键问题。针对此问题,将风力机桨叶简化为在其展向分布尾缘襟翼的复合材料悬臂梁叠层板。通过Rayleigh-Ritz法得到桨叶的弹性变形模型,结合Theodorsen片条理论气动力,建立了桨叶的气弹模型。采用模型预测控制(MPC)技术设计了主动控制器,实现了桨叶的振动控制。仿真结果表明:分布式尾缘襟翼在预测控制器的调节下能有效减小桨叶挥舞和扭转振动。其中展长方向上桨叶中部和叶尖处挥舞振动位移分别减小约15%、30%,80%展长处的扭转振动位移减小约70%;系统响应收敛时间缩短约50%。