【摘 要】
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海上风电叶片疲劳测试在叶片质量检测中具有非常重要的意义,为缩短疲劳测试周期以及提高测试有效性,弥补叶片单向疲劳加载中激振力不足、寿命失真的劣势,本文提出挥舞、摆振双向协同加载的疲劳测试方案,设计了风电叶片双向加载疲劳试验平台,在此基础上围绕双向疲劳加载的协同控制技术展开研究,为风电叶片双向疲劳加载试验的工程应用提供理论分析及实验参考。本文的研究内容如下:首先,研究国内外风电叶片疲劳加载技术,设计双
【基金项目】
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国家重点研发计划（2018YFB1501202）-大型海上风电机组叶片测试技术研究及测试系统研制
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海上风电叶片疲劳测试在叶片质量检测中具有非常重要的意义,为缩短疲劳测试周期以及提高测试有效性,弥补叶片单向疲劳加载中激振力不足、寿命失真的劣势,本文提出挥舞、摆振双向协同加载的疲劳测试方案,设计了风电叶片双向加载疲劳试验平台,在此基础上围绕双向疲劳加载的协同控制技术展开研究,为风电叶片双向疲劳加载试验的工程应用提供理论分析及实验参考。本文的研究内容如下:首先,研究国内外风电叶片疲劳加载技术,设计双向加载疲劳测试系统方案。为了在加载时获取叶片往复运动的最大振幅,提出离心共振式双向疲劳加载方式,根据疲劳测试系统性能要求,进行叶片模态测试预实验,获得叶片的模态参数。确定了双向加载时加载点设置要求及加载源安装原则。其次,为了确保叶片在疲劳测试中双向均保持最大振幅的运动规律,建立风电叶片双向疲劳加载系统的数学模型,在此基础上采用交叉耦合控制结构,设计基于BP神经网络的协同控制算法。在MATLAB/Simulink环境下建立了动态仿真模型,并进行仿真实验,验证了双向加载协同控制算法具有良好的加载稳定性和同步性,保证了叶片在疲劳测试中的运动规律。然后,针对协同控制算法的工程实现以及疲劳测试的电气控制要求,进行测控系统设计。完成了设备选型及电气系统设计,采用主从式控制结构,在Step7软件中开发下位机控制程序,在QT开发环境下设计了一套人机友好的上位机测控软件,实现数据采集及处理、系统状态监控和双向协同控制等功能。最后,搭建LZ2.7-5k W风电叶片双向加载疲劳测试试验台,进行双向加载疲劳测试实验。结果显示,疲劳测试中叶片双向均保持稳定的共振状态,与仿真结果一致,验证了协同控制算法的有效性。双向疲劳测试可视为两个单向疲劳测试同时进行,疲劳测试周期大幅缩短,且将海上风电叶片的运行工况模拟扩展到双自由度,提高了疲劳测试的有效性。
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