载荷数据驱动的风机变桨优化策略

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课程导论：为什么要做载荷数据驱动的变桨优化？

传统变桨策略的痛点，载荷数据驱动的必要性。

导论痛点分析

风机载荷基础

认识极限载荷、疲劳载荷、等效载荷。

载荷理论基础概念

变桨系统原理

电动变桨与液压变桨的对比，变桨速率与角度控制。

执行器对比

数据采集与预处理

SCADA数据、CMS数据、激光雷达数据的清洗与对齐。

数据清洗多源融合

载荷特征工程

时域特征（峰值、均值、标准差）、频域特征（FFT、PSD）提取。

特征提取频域分析

基于雨流计数的疲劳载荷计算

雨流计数算法原理与Python实现。

雨流计数Python

载荷-变桨相关性分析

皮尔逊相关系数、互信息、时滞相关性。

相关性统计

传统PID变桨策略回顾

PID参数整定、抗饱和、变增益。

模型预测控制（MPC）在变桨中的应用

MPC基本原理、代价函数设计。

MPC预测控制

基于强化学习的变桨优化

DQN、PPO算法在变桨控制中的尝试。

强化学习DQN

载荷数据驱动的降载变桨策略

如何根据实时载荷调整变桨角度。

降载实时控制

风剪切与塔影效应补偿

基于载荷反馈的前馈补偿策略。

湍流风况下的变桨鲁棒性设计

H∞控制与滑模控制简介。

鲁棒控制H∞

变桨执行器故障诊断

基于载荷残差的故障检测方法。

故障诊断残差

载荷预测与变桨预判

使用LSTM/Transformer预测未来5秒载荷。

时序预测LSTM

多目标优化：平衡发电量与疲劳载荷

Pareto前沿与多目标决策。

多目标Pareto

变桨系统硬件在环（HIL）测试

搭建HIL平台，验证优化策略。

HIL硬件在环

场级协同变桨

多台风机之间的载荷均衡与尾流优化。

变桨轴承与叶片载荷监测

应变片、光纤光栅传感器的应用。

传感器监测

极端工况下的变桨保护策略

切出风速、电网故障、紧急停机。

保护极端工况

变桨系统寿命评估

基于载荷谱的剩余寿命预测。

寿命载荷谱

数字孪生与变桨优化

构建风机数字孪生体进行策略仿真。

数字孪生仿真

变桨控制器的代码生成与部署

从Simulink模型到PLC代码。

代码生成PLC

变桨系统通信协议

EtherCAT、Profinet、CANopen在变桨中的应用。

通信工业总线

变桨系统安全完整性等级（SIL）设计

功能安全标准IEC 61508。

功能安全SIL

变桨系统电磁兼容性（EMC）设计

屏蔽、滤波、接地。

EMC电磁兼容

变桨系统热管理

变桨驱动器与电机的散热设计。

热管理散热

变桨系统可靠性测试

加速寿命试验、环境试验。

可靠性测试

变桨系统故障树分析（FTA）与失效模式影响分析（FMEA）

FTA / FMEA 系统可靠性方法。

课程总结与未来展望

智能变桨、自愈变桨系统的发展趋势。