基于DES理论的风电机组监控系统设计方法

【摘要】：随着风力发电的快速发展,一些新的改进技术不断被应用于提高风电机组硬件设备的性能和机组控制系统的工作性能。其中控制系统作为风电机组的核心,是所有运行数据及控制指令的中心。然而风电机组运行过程中涉及的状态及数据相当多,并且随时可能因外界或自身因素影响而出现异常,当其中一个子系统出现异常而未能及时有效处理则有可能导致系统中其他子系统运行异常,这将严重影响整个风电机组的正常运行。因此,如何提高风电机组控制系统性能对提高风电机组整体工作性能的稳定性具有重要作用。针对上述提到的问题,本文就如何提高风电机组控制系统性能研究了基于离散事件系统(DES)理论的风电机组监控系统的设计方法。考虑到风电机组的运行过程符合DES中状态与事件的演化过程——状态因输入事件的触发发生跳转,并且每个运行状态因不同事件的触发导致的跳转结果不一样。因此利用DES理论中的自动机建模方法,分别对风电机组内部各子系统的运行过程建模,分析每个子系统的运行过程并定义该过程中的所有运行状态及可能触发状态跳转的所有事件,根据状态与事件间的映射关系得到相应系统的自动机模型并依此来设计系统的自动控制程序。在各子系统运行过程中,子系统自动机根据当前运行状态及在当前状态下出现的事件(控制指令／系统参数)跳转到对应的下个状态中运行,从而实现子系统的自动控制。同时,子系统的运行状态由监控系统控制,因而根据各子系统之间的相互联系,运用DES监控理论设计基于事件反馈监控方式的风电机组监控系统,通过监测各子系统自动机中发生的事件来发出相应的控制指令,从而实现对各子系统之间运行跳转的控制,使得风电机组的各个环节依次有序的运行。为了验证该监控系统的有效性和可行性,利用MATLAB中的Stateflow软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明,运用DES理论设计的风电机组监控系统能够有效监控风电机组的运行状态,达到了预期的效果；通过监控系统对各子系统的运行状态进行监控,可以避免因其中某个环节出现异常而导致整个风电机组运行异常的情况；此外,运用DES理论的设计方法,实现了控制系统程序模块化设计,可以提高设计控制程序的效率及增加可读性,这对将其应用到其他控制系统的设计具有一定理论实践意义。 【关键词】：风电机组 监控系统 DES 自动机 状态 事件 Stateflow
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TP277

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