随着人们对于环保关注度的提升，新能源技术开发已经成为能源领域的重要课题。风力发电机作为风能转化为电能的媒介，也正朝着大型化和复杂化的方向发展。所谓复杂化指的是风力发电机叶片外形的开发已经作为一种符合空气动力学特征的翼型的开发、叶片的制造材料朝着强度高重量轻的方向发展、叶片的变桨距控制策略不断延伸。这些复杂化方面的技术已经成为风力发电机叶片研究和开发的重要课题，其理论研究的其中一个重要的方向就是设计出外形合理、符合气动特性、使用寿命长的风力机叶片，因此要求对力作用下的叶片结构特性和气动弹性稳定性等问题进行研究。所谓大型化指的是为了使风力发电机生产客观的电能，顶级风机制造厂商都在将风力发电机不断的推向更大级别，这就使得风力发电机叶片的长度和重量大大增加，叶片的价格必然会水涨船高，其庞大的躯体也给安装带来不小的挑战，在整个风力发电机朝着变速恒频发展的大趋势下，本文基于非线性气弹作用下的变桨控制不是基于常规的最佳功率控制，而是基于非线性气弹控制，旨在抑制非线性气弹不稳定行为，在国内风电领域鲜有研究，这也是本文的创新之处，必然会对叶片的保护产生巨大的作用，研究前景广阔。　　本课题来源于山东省自然科学基金项目:基于压电作动的转子叶片非线性气弹稳定性分析，针对项目中的变桨部分进行研究。主要研究风力发电机叶片的结构力学特性、非线性空气动力作用下的气弹稳定性分析以及叶片变桨控制的问题。　　首先，从风力机叶桨的结构模型以及桨片非线性气动弹性模型出发，分别采用对比验证法、特征值分析法、龙格-库塔时域响应法研究了叶片的复合材料力学特性和叶片的气弹稳定性特性，获得了复合材料叶片受力后的结构变化规律和叶片的气弹稳定性随设计参数变化的特性。主要研究内容包括:　　基于ANSYS和MATLAB的结构力学分析，在对制造风力机叶片的复合材料层合板建立悬臂梁力学分析模型之后，对其自由端施加一个相同的载荷，分别应用两款软件进行结构力学分析，得出了风力发电机叶片在受到垂直于叶片旋转平面的风载作用下的变形情况，计算得到其挥舞运动的最大变形量及其最大形变出现位置，两款软件分析结果到小数点后三位都保持一致，验证了实验结果的有效性。　　基于非线性ONERA模型(])的复合材料层合板叶片的气弹稳定性分析。采用简化的铰链叶片等效模型建立广义坐标表示出叶片的二阶非线性常微分方程组，通过对相关气动参数的线性化，得到线性常微分方程，通过矩阵变换的方法对方程组进行降阶，利用MATLAB的四阶五级Runge-Kutta法分别得出特征值和时域响应曲线。利用特征值法和时域响应曲线来进一步研究叶片相关参数改变对稳定性的影响。　　其次，基于上述变桨条件下的稳定性问题，采用西门子PLC S7-200和台达人机界面平台，依据对于风力机叶片稳定性分析得到的相关参数，编辑得到模糊PID变桨控制程序，建立了通过人机界面对风力发电机定、变桨进行高效控制的完整方案。