基于模糊-变结构控制的风力发电机系统联合优化MATLAB仿真

资 源 简 介

本项目应用MATLAB构建风力发电机动力学模型，结合模糊逻辑与变结构控制方法，实现对不同风速条件下风机运行状态的模拟与功率优化。突出解决系统非线性问题，提升控制稳定性。

详 情 说 明

基于模糊-变结构控制的风力发电机系统联合优化仿真项目

项目介绍

本项目针对风力发电机系统的非线性、强耦合特性，构建了包含风机空气动力学、传动链与发电机模型的完整动力学系统。通过融合模糊逻辑控制与变结构控制方法，设计了具备自适应能力的联合控制器，实现风机在复杂风速条件下的稳定运行与功率输出优化。项目重点解决了系统参数不确定性与外部扰动下的鲁棒控制问题，并对比评估了传统PID与模糊-变结构控制策略的性能差异。

功能特性

• 风机系统建模：建立包含叶片气动特性、传动链扭转振动与发电机电磁特性的高精度数学模型
• 模糊逻辑控制：设计模糊推理系统，根据转速偏差及其变化率自适应调整控制输出，有效处理系统非线性
• 变结构控制：基于滑模控制理论设计控制器，确保系统状态在预设滑模面上运动，增强对参数摄动及风扰的抗干扰能力
• 协同优化仿真：实现模糊控制与变结构控制的协同工作机制，优化系统动态响应品质
• 多工况性能评估：支持额定风速、湍流风况等多种运行场景的仿真测试，输出关键性能指标与稳定性分析

使用方法

1. 参数配置：在指定配置文件中设置风机物理参数、发电机特性、控制参数及风速输入数据
2. 仿真运行：执行主仿真文件启动系统仿真，期间可实时观测系统状态变量变化
3. 结果分析：仿真结束后自动生成动态响应曲线、性能指标对比及稳定性分析报告
4. 策略对比：通过修改控制模式参数，可切换对比PID控制、模糊控制、变结构控制及联合控制策略的效果

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2020a 或更高版本，需要安装 Fuzzy Logic Toolbox、Simulink
• 硬件配置：至少 4GB 内存，推荐 8GB 或以上；需保证充足存储空间用于数据记录

文件说明

主程序文件完成了整个风力发电控制系统的仿真流程。其核心功能包括：初始化风机模型参数与控制器配置，载入风速时序数据；运行包含气动、机械与电气子系统的动力学模型；执行模糊推理与滑模控制算法的联合运算；实时记录系统状态并监控运行边界；仿真结束后进行数据后处理，绘制响应曲线并计算功率特性与稳定性指标，最终输出性能分析报告。