当海洋水深超过50m时,传统固定式基础的海上风电机组成本将显著提高,漂浮式基础的出现成为解决这一问题的有效途径。由于漂浮式结构的特殊性,风轮、机舱、塔架、漂浮式基础及系泊系统之间的相互耦合,将产生随机集中应力,增加支撑结构的疲劳载荷,影响漂浮式风电机组的安全运行。此外在受到风、海浪、海流及系泊等各类环境载荷影响时,漂浮式风电基础将会产生复杂的运动响应,影响漂浮式风电机组输出功率的稳定。为保证漂浮式风电机组安全运行和输出功率的稳定,该文对漂浮式风电机组动力学耦合建模与智能变桨控制方法进行了研究。该文详细介绍了国内外漂浮式风电机组的研究现状,确定了该文的研究内容和各章节的结构安排。采用平均风速、脉动风速、塔影效应及尾流效应建立了漂浮式风电机组的风载荷模型,在此基础上分别对塔架风载荷和桨叶风载荷进行了计算。在计算桨叶风载荷时,考虑风电机组实际运行状态,对叶素动量理论进行了修正。从海浪、海流及系泊3个方面对漂浮式风电机组的水动力载荷进行了建模,在计算海浪载荷时,对于小尺度的海洋构件,可采用莫里森公式,当构件直径大于0.2倍的海浪入射波长时,需采用三维线性势流理论。海流模型的建立可采用挪威船级社的经验计算公式,在计算海流载荷时可使用粘性流体阻力的计算方法。以悬链线系泊系统为例,采用准静态的方法,通过导缆孔的位置求解了漂浮式基础发生位置偏移时的系泊载荷。将漂浮式风电机组简化到4个坐标系下进行描述,以NREL-5MW风电机组和OC3-Hywind漂浮式基础及其系泊系统组成的漂浮式风电机组作为研究对象,考虑各部件之间的动态耦合效应,采用牛顿-欧拉法建立了漂浮式风电机组动力学耦合运动模型,得到了漂浮式平台运动下的有效风速和风能转换效率。在此基础上研究了风载荷和浪载荷对漂浮式风电机组动力学耦合动态响应的影响。通过Coleman坐标变换的方法,将轮毂坐标系下作用于桨叶根部的不对称弯矩,转换为固定坐标系下的俯仰和偏航弯矩。在此基础上,提出了一种基于蚁群算法的独立变桨控制方法,蚁群算法用于动态优化PID控制器参数。考虑传统蚁群算法搜索效率低、质量差等问题,采用最优-最劣蚂蚁系统对其改进,得到了更适用于漂浮式风电机组的蚁群PID独立变桨控制方法。在FAST和Matlab/Simulink的联合仿真下对该控制方法的有效性进行了验证。