基于风况预测误差自适应的海上风电场尾流偏转控制方法

风电场尾流偏转控制是降低尾流效应、提升整场发电量的重要手段。风况预测值是风电场尾流偏转控制的重要输入,其误差给实际控制效果带来巨大影响,甚至导致全场发电量“不增反降”,极大限制了风电场尾流偏转控制技术的工程应用。以某海上风电场实际运行数据为例,探索了分钟级风速和风向预测误差对风电场尾流偏转控制效果的影响,提出了风况预测误差自适应的海上风电场尾流偏转控制方法及基于深度神经网络的控制模型。研究结果表明:与不考虑风况预测误差自适应的传统风电场尾流偏转控制方法相比,所提方法的全场发电量提高了1.77%。

基于特征样件在机测量的机床偏摆误差辨识及其不确定度评估

机床几何误差的测量和补偿可以提高机床的加工精度。随着机床在机测量技术的发展,在机测量特征样件辨识几何误差逐渐应用到机床的精度检查中。文章提出了一种基于特征样件在机测量的机床偏摆误差辨识方法,应用激光干涉跟踪仪验证了辨识方法的正确性,分析了安装误差对于偏摆误差辨识的影响。应用自适应蒙特卡洛法结合误差椭圆评估了在机测量特征样件辨识偏摆误差的不确定度,且应用GUM法验证了不确定度评估方法。特征样件在机测量偏摆误差的方法能够获得可接受的几何误差辨识精度,可作为传统的基于激光干涉测量技术的几何误差辨识的替代方法,非常适合机床精度的周期性检查,来保持机床加工质量的一致性。

基于分布假设检验的风电机组静态偏航误差诊断方法研究

通过确定敏感风速区间并检测功率分布,实现对风电机组静态偏航误差值的估计。利用风电机组的实际运行数据对所提方法的有效性进行验证,并与基于功率曲线的诊断方法进行对比。结果表明,所提方法能够准确量化不同偏航误差区间的数据分布差异,精准识别出静态偏航误差所在的偏航角区间,诊断的准确性较高。

基于实际功率曲线阈值筛选的风电机组偏航误差算法研究

现有风电机组偏航误差评估方法多借助激光雷达或依赖长期(大于3个月)运行数据。针对新机组首次维护前的短期运行数据偏航误差计算问题,提出一种基于实际功率曲线阈值筛选的偏航误差算法。首先,通过Bin法求解机组实际功率曲线,利用实际功率曲线阈值方法在无需机舱传递函数(NTF)的条件下剔除可能降低计算准确度的数据;其次,对筛选后的数据集做风速分仓,利用区间均值法求解各风仓代表偏航误差;最后,使用风速加权法求解偏航误差。在江苏某陆上风电场的实践应用表明,所提出的算法针对短期和长期运行数据均可获得有效的偏航误差计算结果。

基于区间划分的风电机组偏航对风误差在线预警方法

针对目前检测风电机组偏航对风不准需添加额外设备的问题,利用风机机理和数据驱动的方法分析SCADA系统中存储的历史数据,提出基于区间划分的偏航对风不准预警方法。首先根据机组的限电、偏航、故障、维护等状态变量删除无关数据,利用随机森林和3σ原则相结合的方法剔除数据样本中存在的随机噪声,然后对功率进行等区间划分,在每一功率区间内,将风速-偏航误差二维区间内的散点图拟合一条二次曲线,求曲线的最低点对应的偏航误差即为偏航对风误差,试验结果验证了该方法的有效性,最后设计了偏航对风误差在线预警应用系统,实现机组偏航对风误差矫正的闭环落地。

数据驱动风电机组偏航误差在线智能识别研究

针对不同风速下风向仪动态特性、风轮尾流、风向仪安装误差等因素导致的风电机组偏航误差问题,文章采用基于运行数据驱动的风电机组偏航误差方法进行在线智能识别。该方法通过改进DBSCAN聚类方法剔除过度离群数据,采用移动最小二乘法拟合“风速-功率-偏航误差”特性曲面,识别出不同风速下的偏航误差曲线,结合在线运行数据采集,可以实现不同风速下偏航误差的动态识别和持续矫正。算例分析表明,与偏航误差设定值相比,在有限数据下识别的偏航误差的识别结果较为准确,且识别误差在合理范围内。该方法的应用能够更为精确识别不同风速下风电机组偏航误差,进一步提高风电机组发电效率。

基于风向预测的风电机组偏航优化控制方法

在风电机组的实际投运过程中,偏航控制系统的对风精度存在很大的提升空间。本文依据某风电场的实际运行数据,分析了风向数据特征及该风场风电机组偏航系统的控制性能。通过对风误差随风速的变化特点,再结合风向预测模型,提出了基于风向预测的偏航控制策略优化方法,并建立仿真模型。仿真结果表明,优化后的偏航控制策略能够针对不同风速段,扬长避短,有效降低机组的对风误差,提高机组的发电效率。

一种基于风况预测的优化偏航策略

不同地理位置上风电场的风速和风向变化不同。多数风电机组依照统一的参数执行同一偏航策略,经常出现对风不准问题,导致“欠偏航”和“过偏航”,既加剧了偏航磨损,又增加了偏航成本,还降低了风能利用率。以风电场所处地理位置的气候、地形、地貌等条件不变,风况具有一定的周期性内在变化规律为前提,通过统计风电场历史风速与风向的变化关系,获得风向变化规律特性,从中得到最大概率风向变化角度,将其作为启动偏航的动态偏航误差角度,并综合考虑机械磨损和用电消耗等指标确定偏航时延。利用C-L模型预测未来某时刻风速,预算偏航参数值,制定出主动响应、精准匹配风向的适时偏航策略。应用本文提出的偏航策略,每台机组均获得了不低于1%的增发电量效果。

基于多普勒测风激光雷达偏航矫正增功研究

风能作为一种清洁能源,越来越受到人们的重视,充分利用每一份风能是我们追求的目标。随着激光测风雷达技术的发展,其在风电领域的应用也越来越多。从测风激光雷达的测风原理出发,阐述了其在测风方面的优越性,探究了风向偏差对风机发电功率的影响;将激光雷达测风数据和传统测风数据进行了数据对比,研究了两种测量数据的对风偏差和离散性。研究结果表明,激光测风雷达能够较好的对现有测量误差进行动态矫正,风机进行动态矫正后,风机对风偏差大大降低,有效提升了风机的发电量。

转角脉冲试验中横摆角速度误差注入与模拟

为使虚拟样机进行转角脉冲试验更加接近实车试验数据,根据陀螺仪传感器的构造和误差产生机理,对陀螺仪系统误差和随机误差的数学特性进行分析,并建立相应的误差模型,提出了系统—随机误差注入方法,对注入误差后的横摆角速度进行误差模拟。结果表明:误差注入方法可有效对动力学模型输出数据进行模拟,通过分布检验法进行验证,验证结果与注入误差的类型一致也表明了误差注入方法的有效性。

足绑式行人导航偏航角误差自观测算法(英文)

基于低成本MEMS惯性传感器的足绑式惯性导航系统(INS)和零速修正(ZUPT)算法广泛应用于行人导航中。由于MEMS惯性传感器零漂误差较大,零速修正时偏航角误差的可观测性差,INS偏航角误差不能被有效约束,成为行人导航的主要误差源。行人徒步行走特别是在室内楼道等结构化道路上行走时,行走的轨迹大多情况下可认为是近似直线,基于这个事实,提出了一种减小偏航角误差的算法,称为偏航角误差自观测(YESO)算法。当判定行人以近似直线徒步行走时,由行走轨迹计算出的航向角可近似认为是一个常值,那么由于各种误差引起该航向角发生变化时,可以将该变化量作为足绑式INS偏航角误差的观测量,进一步可利用卡尔曼滤波器估计出偏航角误差,对足绑式INS的偏航角进行校准。在室内楼道进行了约350 m的现场实验,实验验证了YESO算法的有效性。实验结果表明,当分别采用ZUPT和ZUPT+YSEO算法进行导航解算时,航向角误差从-29°减小到-2°,南北向最大位置误差从-35.5 m减小到-5.2 m。YESO算法的实现仅依靠系统自身的信息,没有增加额外的传感器,算法具有很好的工程实用价值并能方便地推广应用于车辆导航等领域。

基于孤立森林与稀疏高斯过程回归的风电机组偏航角零点漂移诊断方法

偏航角零点漂移严重影响风电机组性能,将之消除的前提是对其进行可靠且快速的检测。基于风能捕获机理,该文提出一种运用机器学习算法的偏航角零点漂移诊断方法。首先,采用孤立森林(isolated forest,IF)异常值检测算法对数据进行预处理;其次,建立非参数模型稀疏高斯过程回归(sparse Gaussian process regression,SGPR)估计偏航角零点漂移;最后,利用多个风电场的风电机组实际运行数据对所提方法进行验证,并分析不同诊断模型对数据量的依赖性。结果表明:IF+SGPR方法准确性高,所需数据量少,能够快速诊断偏航角零点漂移;该诊断方法能够应用于各种电场不同型号的风电机组,普适性较高。

风电机组偏航静态偏差对发电性能的影响及优化方法

风电机组的偏航误差主要由偏航控制性能误差和偏航静态偏差决定。文章分析了风电机组偏航静态偏差产生因素及对发电性能的影响,提出了应用机舱式激光雷达测风仪开展实测的偏航静态偏差优化方法,建立了基于偏航扇区划分和风速区段划分的优化模型。通过实例分析可知,偏航静态偏差在低风速段和高风速段对风电机组发电性能影响的敏感度较低,中风速段敏感度最高。文章所提方法可明显减小偏航静态偏差,提高发电机组的发电性能。

基于等效风速的风机功率波动特性分析

自然界的风随机性强,风速和风向变化频繁。风机在实际运行中,经常因风的变化和控制策略问题引起风机频繁偏航、振动超限、故障停机等一系列工程问题。通过建立包含风剪切、塔影效应及偏航误差的等效风速模型,采用Matlab进行仿真分析,与风场实际运行数据进行对比,研究风机在等效风速下功率波动特性。结果表明,等效风速各分量对机组功率特性影响差异明显。可据此进行相关控制策略的优化设计以提高风机运行稳定性和风能利用率。

大光栅刻划机工作台的摆角矫正机构研制

大光栅刻划机若存在摆角误差,将直接影响刻划光栅的波前质量。首先,计算得到李特洛设置下的摆角误差与波前质量的映射关系。其次,论述了双压电触动器校正摆角的工作原理,并设计了摆角测量光路,测量在该结构下工作台的摆角校正能力。最后基于以上结构对工作台进行刻划实验。结果表明在具有400×500光栅刻划能力的刻划机上,采用双压电触动器校正工作台摆角误差,能够满足±5μm行程范围内±2″校正范围的要求;实验表明摆角误差校正后工作台的偏转角度由0.42″降低至0.02″,校正后的摆角误差相比于校正前降低了95.24%,满足对工作台摆角校正精度的要求,提高了光栅的波前质量。以上实验结果为刻划出高精度大面积光栅提供了基础保障。

基于机舱式激光雷达测风仪的风电机组偏航控制偏差测试方法

偏航控制系统是水平轴风电机组控制系统的重要组成部分,风电机组安装之后,受到叶轮紊流、偏航控制策略、风向标零位安装方位角等的影响引起机组偏航控制偏差的出现,直接影响了风电机组的经济性和安全性。分析了偏航控制偏差产生的原因,提出了一种基于机舱式激光雷达测风仪的风电机组偏航控制偏差测试方法,并通过对现场测试数据的分析,提出了考虑风速变化的分段优化方法和建立来流风向和机舱位置风向的传递函数方式对偏航控制偏差优化的建议,提升在运风电机组的发电性能。

星载SAR姿态误差及偏航调整对多普勒特性的影响

分析了卫星姿态、天线斜视角、地球旋转、目标高度等因素对星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）多普勒特性的影响，旨在研究测绘带上多普勒中心频率、多普勒调频斜率、零多普勒偏移、目标位置等星载ＳＡＲ处理参数．在各种因素的影响下回波信号多普勒频率可能会变得很高，给方位聚焦处理带来很大的困难．通过Ｃ－ＳＡＲ系统参数仿真计算了这些因素对多普勒特性的影响，证明了理论分析的正确性．

大行程精密定位平台偏摆误差的补偿方法

精密定位平台在导轨动连接处刚度较差,在高速高动态工作中这里易产生偏摆振动。为了减小偏摆误差对定位平台的影响,提高定位精度,通过对直线电机驱动、气浮导轨支撑和导向的高精度定位平台进行研究。根据定位平台偏摆误差的动态特性,采用偏摆误差补偿方法,设计一种偏摆误差检测系统,采用平尺和微位移传感器相结,具有高频响、非接触式的特点。设计了一种基于压电陶瓷驱动的x,y两维微位移补偿机构。同时,通过将气浮导轨滑块副简化成弹簧、质量和阻尼相结合的系统,推导出了定位平台两自由度的偏摆振动模型。基于误差补偿系统的偏摆误差补偿实验表明,精密定位平台的定位精度得到了较大提高,定位平台的定位精度优于2μm。

一种基于光线漂移补偿的导轨角度误差测量方法

提出了一种带有光线漂移补偿的测量导轨俯仰角误差、偏摆角误差的方法及系统.将平面反射镜作为角度测量敏感元件,利用二维位置敏感探测器(PSD)和透镜组合来实时监测激光器本身所引起的光线角度漂移.实验结果表明:使用本系统测量导轨的角度误差,由激光器本身所引起的光线角度漂移对导轨偏摆角及俯仰角误差的影响可分别减少89.3%和69.2%,进一步提高了导轨角度误差测量的精度.

双PSD实现长直导轨四自由度测量的新方法

介绍一种基于双二维PSD实现大长度宽范围直线导轨俯仰角、偏摆角以及空间二维直线度等四个自由度在线测量的新型方法,对其测量原理进行了分析和论证,并建立了求取长直导轨俯仰角、偏摆角的数学模型和基于激光空间偏角修正基础上的二维直线度的数学模型;讨论了影响测量过程的各种因素,提出了消除其影响所应采取的措施。该测量方法提高了长直导轨直线度的测量精度和效率。