کنترلگر مقاوم و تطبیقی دستگاه آزمون پره توربین بادی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دوره دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد،گروه مهندسی مکانیک

2 استاد، دانشگاه فردوسی مشهد، گروه مهندسی مکانیک

چکیده

پره توربین بادی از مواد کامپوزیتی ساخته می‌شود و در معرض بارهای تصادفی نوسانی قرار می‌گیرد. انجام آزمون‌های پره کامل توربین بادی به دلیل اهمیت پره، رفتار پیچیده مواد کامپوزیتی به کار رفته و بارگذاری نوسانی با دامنه متغیر، الزامی می‌باشد. سازندگان برای اطمینان از تحمل بارهای وارده باید آزمون‌های استاتیکی و خستگی پره کامل توربین بادی را مطابق با استانداردهای بین‌المللی انجام دهند. در این پژوهش دستگاه آزمون پره توربین بادی کوچک که توانمندی انجام آزمون‌های استاتیکی و خستگی مطابق با استانداردهای بین‌المللی را دارد، معرفی گردیده است. واحد کنترل این دستگاه برای انجام آزمون خستگی با بارگذاری بلوکی در محدوده فرکانس 1تا 3 هرتز ارتقا داده شده است. کنترلگرهای تناسبی-انتگرالی و مقاوم برای دستگاه طراحی و تحلیل شده‌اند. به علت عدم کارایی مناسب کنترلگرهای طراحی شده در ردیابی سیگنال مرجع، کنترلگر تطبیقی پیشخور بر مبنای الگوریتم زمان‌بندی بهره طراحی و به کنترلگر مقاوم اضافه شده است. کنترلگر مقاوم باعث جبران عدم قطعیت ناشی از عدم مدل سازی دینامیک فرکانس بالای سیستم و حذف اثر نویز اندازه‌گیری می‌گردد. کنترلگر تطبیقی عدم قطعیت فرکانس پایین سیستم را جبران می‌کند. آزمایشات متعدد انجام شده در محدوده فرکانسی مورد نظر موید صحت عملکردی واحد کنترل توسعه یافته می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Greaves, Peter, Robert (2013) Fatigue analysis and testing of wind turbine blades, Durham thesis, Durham University.

[2] رضا نادری، عبدالغفور خادم الرسول (1390) مدلسازی خودکار رشد ترک در مود مرکب و رشد ترک خستگی بدون مش بندی مجدد، مجله عملی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها.

[3] امیر ملک زاده، خلیل فرهنگ دوست، سعید حدیدی مود (1392) بررسی اثر بارگذاری ضربه‌ای در فرایند رشد ترک در فولاد فورج (EA4T)، مجله عملی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها.

[4] Nijssen RPL (2007) Fatigue life prediction and strength degradation of wind turbine rotor blade. Sandia National Laboratory report: SAND2006-7810P

[5] Van Buren KL, Mollineaux MG, Hemez FM, Atamturktur S (2013) Simulating the dynamics of wind turbine blades: part II, model validation and uncertainty quantification. Wind Energy 16: 741-758.

[6] Fleming I, Luscher DJ (2013) A model for the structural dynamic response of the CX-100 wind turbine blade. Wind Energy 17(6): 877-900.

[7] Van Paepegam W, Degrieck J (2002) Effects of load sequence and block loading on the fatigue response of fiber-reinforced composites. Mech Adv Mater Struc 9(1): 19-35.

[8] Grujicic M (2010) Structural-response analysis, fatigue-life prediction and material selection for 1 MW horizontal-axis wind-turbine blades. J Mater Eng Perform 19(6): 790-801.

[9] Larwood S, Musial W (2000) Comprehensive testing of Nedwind 12-meter wind turbine blades at NREL. National renewable energy laboratory, Report : NREL/CP-500-27497

[10] Court RS, Ridley S, Jones H, Bonnet PA, Dutton AG (2009) Fatigue testing of wind turbine blades with computational verification. ICCM-17, Edinburg.

[11] IEC 61400-23 (2005) Wind Turbine generator system- Part23: Full-scale structural testing of rotor blades.

[12] Germanischer L (2010) Guideline for the certification of wind turbines. Hamburg, Germany

[13] Paquette J, Dam J, Hughes S, Johnson J (2008) Fatigue testing of 9 m carbon fiber wind turbine research blades. Sandia National Laboratories.

[14] Westphal T (2010) Developments in wind turbine blade fatigue testing. Sandia blade workshops.

[15] Lai FM, Yang SH, Wu JH, Hsueh CT, Yang CC, Wang BH, Lan CH (2011) Development of fatigue test system for small composite wind turbine blades. Procedia Engineering.

[16] Ljung L (1999) System Identification theory for the user. 2ed edn. Prentice Hall publication.

[17] Skogestad S (2005) Ian postlethwaite, multivariable feedback control analysis and design. John wiley and Sons.

[18] Niksefat N, Sepehri N (2000) Design and experimental evaluation of a robust force controller for an electro-hydraulic actuator via quantitative feedback theory. Control Eng Pract 8(12): 1335-1345.

[19] MATLAB and Robust Toolbox Release 2012b, MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States.

[20] Astrom KJ (1995) Bjorn wittenmark, adaptive control. 2ed edn. Pearson Education Inc.