风电机组控制与优化运行练习题
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《风电机组控制与优化运行》练习题
第1章 绪论
1. 风力发电系统常规的控制任务和要求有哪些？
2. 现代风力发电机组控制系统一般包括哪些主要内容？
3. 风力发电机组常用的传感器有哪些？
第2章 风力发电机组控制原理
1. 写出模拟PID 控制器的输出-输入微分方程及其传递函数，工业上常用的PID 控制器有哪几种常见的控制规律组合？
2. PID 控制器的三种基本控制作用各有何特点？
3. 写出数字PID 的位置式算法表达式，该算法有何特点？
4. 写出数字PID 的增量式算法表达式，该算法有何特点？
5. 为什么提出积分分离PID 算法？写出其算式。
6. 要全面评价一个控制系统的性能应主要从哪些方面进行综合评价？
7. 表征控制系统性能的单项指标主要有哪些？各指标有什么物理意义？
8. 控制系统的综合性能指标主要有哪几个？各有何特点？
9. 采用临界比例带法整定控制器参数的具体步骤是什么？该方法有何特点？ 10. 采用衰减曲线法整定控制器参数的具体步骤是什么？该方法有何特点？ 11. 采用响应曲线法整定控制器参数的具体步骤是什么？该方法有何特点？ 12. 某控制对象的传递函数为2
)
12(5
.0)(+=S S S Wo ，试设计一个采用PI 调节器的单回路控制系统，要求：
⑴画出对象的阶跃响应曲线； ⑵画出控制系统的结构示意图；
⑶调节器采用纯比例作用，调节比例增益K P =0.84时得到图2-1所示的闭环系统阶跃响应曲线，试整定PI 调节器的参数(要求有具体数值)。
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1.4Y ---75 P e r c e n t
Time/s
图2-1 比例增益K P =0.84时某闭环系统的阶跃响应曲线
13. 某控制对象的传递函数为2
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s O W S e S -=+，试设计一个采用PID 调节器的单回路控制系统：
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-0.2
0.00.20.40.60.81.01.21.4
1.61.8Y ---0 P e r c e n t
Time/s
图2-2 比例增益K P =4.25时某闭环系统的阶跃响应曲线
⑴画出对象的阶跃响应曲线； ⑵画出控制系统的结构示意图；
⑶调节器采用纯比例作用，调节比例增益K P =4.25时得到图2-2所示的闭环系统阶跃响应曲线，试按工程整定法整定PID 调节器的参数(要求有具体数值)。 14. 某控制对象的传递函数为2
0.5
()(21)O W S S S =+，试设计一个采用PI 调节器的
单回路控制系统，要求：
⑴画出对象的阶跃响应曲线； ⑵画出控制系统的结构示意图；
⑶调节器采用纯比例作用，调节比例增益K P =0.56时得到图2-3所示的闭环系统阶跃响应曲线，试按工程整定法整定PI 调节器的参数(要求有具体数值)。
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1.21.4y ---90 P e r c e n t
Time/s
图2-3 比例增益K P =0.56时某闭环系统的阶跃响应曲线
15. 试画出一个典型的串级控制系统方框图并分析其在副回路内部扰动时的工作过程。
16. 串级控制系统的适用范围是什么？有何优点？
17. 某对象分成W O1(S)和W O2(S)两部分，采用如图2-4所示的单回路调节系统。图中W T(S)为调节器，r为给定值，λ为外部扰动。今发现在λ扰动下系统动态偏差过大，试将该单回路调节系统改为串级调节系统，要求将λ扰动纳入副回路中以减小动态偏差，画出系统方框图并说明其工作原理。
图2-4 某单回路控制系统方框图
18. 图2-5所示为何种控制系统？试推导系统实现完全补偿时补偿器W m(S)应具有的传递函数？
图2-5 某控制系统方框图
19. 什么是风力机的功率特性？试画出一风力机的理想功率特性曲线。
20. 根据风力机的功率特性曲线，风力机可分为哪几个运行区域？各区域的控制要求有何不同？
21. 何为最大功率点跟踪(MPPT)控制？常用的最大功率点跟踪控制方法有哪几
种？已知某风力机在不同风速下的功率曲线如图2-6所示，试画出最大功率点曲线。
图2-6 某风力机在不同风速下的功率曲线
22. 某风力机的MPPT控制系统如图2-7所示，试说明其基本原理。
图2-7 某风力机的MPPT控制系统方框图
23. 某风力机采用功率反馈信号实现MPPT控制，其功率曲线如图2-8所示。设在某一时刻的风速为v2，风力机运行于该风速下的最佳功率点A，风力机转速为ωA。试分析当风速由v2增加到v3时风力机功率和转速的变化过程。