水平轴风力发电机组的偏航装置采用多电机多齿轮的机械传动机构,存在结构复杂、摩擦损耗大以及故障率高等问题,课题组前期提出了风力磁悬浮偏航系统,机舱在悬浮下偏航对风,具有对风精度高,摩擦损耗小等优点。本文针对风力磁悬浮偏航系统两点悬浮同步性能有待提升、超低速偏航存在转矩脉动、快变干扰抑制能力滞后等问题,构建了两自由度悬浮高度同步误差的机舱悬浮模型,以及含转矩脉动的偏航电磁转矩模型,提出了兼顾快变干扰的滑模自适应干扰观测器,将其分别与风力机舱悬浮和偏航控制相结合,实现了重达484kg风力机舱的稳定悬浮和超低速偏航,提升了机舱悬浮同步和干扰抑制动态性能,并从仿真和实验两方面验证了所提控制策略的有效性。对于机舱悬浮控制方面:首先将机舱两点悬浮高度模型,转化为机舱轴向同步悬浮控制模型,分别设计了含轴向和同步误差积分的轴向同步状态反馈控制,创新性引入了双自由度调整机制的滑模自适应干扰观测器,采用滑模项和慢变自适应干扰项,重构轴向和俯仰干扰,提高了干扰逼近能力和动态响应;根据轴向同步控制输出以及轴向俯仰干扰观测值,协同生成机舱两侧悬浮电流参考,并由内环电流跟踪控制器,实施桨叶侧和尾翼侧悬浮电磁力控制,完成机舱稳定悬浮。搭建了风力机舱两点悬浮高度仿真实验平台,并基于课题组前期搭建的风力磁悬浮偏航系统实验平台对机舱两点悬浮进行仿真和实验研究,研究结果表明,本文所提方法实现了机舱的稳定悬浮(稳态误差仅为0.125mm),具有较强的两侧同步跟踪性能,与传统两点悬浮独立控制相比,其起动时间快了5.2s,稳态误差减小了0.1mm,尤其在应对单侧干扰时气隙跌落降低了0.19mm。对于机舱偏航控制方面:针对机舱偏航系统存在的弱阻尼、电磁转矩脉动以及外界风力干扰等对偏航稳定性的影响,基于轴径向磁场解耦方法以及转速和电流双闭环串级控制机制,提出了基于转速跟踪控制、自适应补偿以及滑模自适应干扰观测相结合的复合转速控制策略,滑模自适应干扰观测器通过对偏航快变干扰的重构,前馈补偿转速跟踪控制,提升偏航电机干扰抑制能力;自适应补偿可有效应对不确定部分对超低速偏航控制影响。搭建了外电励磁同步电机仿真和实验平台验证本文所提偏航控制策略,分别进行变转速参考跟踪和励磁电流调整等变工况下性能分析。实验研究发现:本文所提复合控制策略实现了5rpm超低速偏航运行,稳态误差仅为0.4rpm,与传统转速状态反馈控制相比,动态响应提高了5.2s,稳态误差减小了0.6rpm,减弱励磁工况下转速波动量减小了6.8rpm。