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1 振　动　与　冲　击 第 28 卷第 8期 JOURNAL OF V IBRATION AND SHOCK Vol. 28 No. 8 2009　 基于神经网络的风力机动力学分析 李兴国 , 金 　鑫 , 何玉林 (重庆大学 机械工程学院 ,重庆 　400044) 　　摘 　要 : 由于单独使用一种分析方法不能考虑到风轮结构和气动载荷的耦合关系,分析出的结果准确性将受到影 响。针对这一问题 ,将联合仿真技术引入风电机组结构动力学分析中。该分析方法考虑到了风电机组结构的气弹性问 题 ,即将用 Matlab计算的气动力和用 ADAMS计算的结构变形相互耦合。仿真情况更接近于实际风电机组的工作情况 , 计算精度较好。将该联合仿真技术对某 600 kW 风力发电机进行了结构动力学分析。分析表明 ,该方法能较好的模拟风 力发电机组的结构动力学特性。但是由于仿真模型计算精度较高 ,考虑的自由度较多 ,计算耗时较长。针对仿真分析方 法的这一局限性 ,在应用联合仿真技术计算出一系列样本工况后 ,采用人工神经网络方法对风电机组结构动力学性能进 行分析预测。分析表明 ,采用仿真分析与人工神经网络相结合的方法对风力发电机组结构动力学进行分析和预测 ,可以 减少动力学分析的时间 ,保证预测精度 ,弥补单独使用仿真分析方法的局限性。 关键词 : GDW 理论 ;联合仿真 ;风力发电机 ;动力学 ;神经网络 中图分类号: TP391　　　文献标识码 : A 　　风力发电机结构动力学特性分析是风力发电机设 好处是可以考虑更多的结构自由度 ,计算结果相对一 计工作的一项重要环节 ,特别是对于大型风力发电机组 些简化的数学模型较为准确 ,但是由于精度更高 ,造成 其意义更为重大。风力发电机经常运行于随机变动的自 计算时间较长 ,为了解决这个问题 , 引入人工神经网络 然大气环境中 ,受力情况非常复杂。大气边界层剪切风、 方法预测风力发电机的结构动力学特性。 随机阵风都会造成作用在风力发电机上的动载荷 , 引起 1　风力机所受载荷 结构振动。风能是一种低品位能源 ,为了从风中有效吸 取更多的能量 ,风力发电机大型化是必然趋势。美国的 　　在风力机的设计中必须对风力机运行时所处的环 实践经验表明 ,对于直径大于 30 m 的风力机,动载荷引 境和各种运行条件所产生的各种载荷进行精确地确 起的交变应力是设计中起决定作用的因素。 定。其目的是为了对风力机上的零部件进行强度分 开展风力发电机结构动力学特性研究不仅能够解 析、动力学计算分析以及疲劳寿命 ,确保风力机在其设 决当前生产中出现的问题 ,而且还可以摸索和确定风 计的寿命期内能够正常的运行。该项工作是风力机设 力机动力学的分析方法。特别是在大型风力发电机研 计中最为关键的基础性工作。所有后续工作都是以载 制方面 ,我国仍有很大差距。目前 ,在国内风电场中仅 荷计算为基础的。所有的载荷情况都可以考虑一下可 占有 3%装机容量的国产机组 ,都是以研制或试运行名 能造成载荷的作用力 : 义安装在风电场的 ,还没有真正商品化的产品。要靠 ①气动力 消化吸收引进技术和自主研究开发相结合 ,不断提高 ②传动链进行动力