基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统及控制方法和控制参数的计算方法

摘要

本发明提供了一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统及控制方法，增加了风力机叶片的气弹稳定性，以抑制可能发生颤振断裂失效现象。液压气弹变桨系统包括：风力机、信号获取系统、变桨控制系统和液压执行系统；风力机叶片内部设有光纤差压传感器用于测定风力机叶片位移差压；信号获取系统设在轮毂内用于接收位移差压信号并进行编码处理；变桨控制系统和液压执行系统设在机舱内，变桨控制系统包括PAC变桨控制器，用于对处理后的信号进行判断，并根据判断结果进行RBF神经网络控制，向液压执行系统发送相应的控制结果指令，液压执行系统对风力机叶片进行变桨控制。

权利要求

1.一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，其特征在于：包括：风力机、信号获取系统、变桨控制系统和液压执行系统；风力机包括塔架(4)、设置在塔架(4)上方的机舱(3)、设置在机舱(3)前端的轮毂(2)及设置在轮毂(2)外侧且沿轮毂(2)对称分布的两个风力机叶片(1)；风力机叶片(1)内部设有光纤差压传感器(16)用于测定风力机叶片(1)位移差压；信号获取系统设在轮毂(2)内用于接收位移差压信号并进行编码处理；变桨控制系统和液压执行系统设在机舱(3)内，变桨控制系统包括PAC变桨控制器，用于对处理后的信号进行判断，并根据判断结果进行RBF神经网络控制，向液压执行系统发送相应的控制结果指令，液压执行系统对风力机叶片(1)进行变桨控制。

2.根据权利权利要求1所述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，其特征在于：风力机叶片(1)为空腔蒙皮结构，风力机叶片(1)内部距离风力机叶片(1)根部1/

4～1/3展长位置分别铺设有分布式光纤传感器通道，分布式光纤传感器通道的径向厚度占风力机叶片(1)厚度的1/3。

3.根据权利权利要求1所述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，其特征在于：信号获取系统包括光纤差分电路、信号滤波放大模块和ISOVUTM传感接收器；差分电路设置在风力机叶片(1)的空腔，用于运算处理后计算出压差，ISOVUTM传感器设置在风力机叶片(1)的叶根部，将差分电路传输过来的差分信号进行编码和稳态传输至A/D模块。

4.根据权利要求1所述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，其特征在于：液压执行系统包括液压泵(26)、高速开关数字阀(25)、液压同步回路和两个活塞缸(21)，液压同步回路包括基本分回路和匹配分回路，基本分回路包括一个常规调速阀(19)和四个单向阀I，匹配分回路包括一个比例调速阀(20)和四个单向阀II，活塞缸的活塞伸出端均设有位置传感器(22)。

5.一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统进行叶片变桨控制的方法，其特征在于,包括以下步骤：风力机的风力机叶片(1)在气动力作用下产生叶片危险截面的挥舞位移时，设置在风力机叶片(1)内部的光纤差压传感器(16)产生差压，信号获取系统接收来差压信号并进行编码处理，处理后的差压信号被稳态传输至液压变桨控制系统，变桨控制系统对处理后的电压信号进行判断，PAC变桨控制器存储有用于比对判断所述处理后的电压信号是否正常的设定值，该设定值相对应于危险截面发生最大位移时的情形，若所述处理后的电压信号大于所述设定值，则变桨控制系统判定风力机叶片(1)挥舞位移发生颤振，并向液压执行系统发送变桨信号；液压执行系统的高速开关数字阀(25)接受变桨控制系统发出的数字命令，为常规调速阀(19)和比例调速阀(20)提供压力，基本分回路接受来自高速开关数字阀(25)的流量，位置传感器(22)检测流量下的活塞缸(21)的速度，位置传感器(22)将检测信号反馈输送到变桨控制系统，变桨控制系统将其控制后的变桨规律再传送给高速开关数字阀(25)，进行流量的连续调节；比例调速阀(20)的驱动是由两个位置传感器(22)信号的差值所驱动，使得常规调速阀(19)开口和比例调速阀(20)开口所自动匹配，活塞缸(21)与叶片连接，把活塞的线位移转化为叶片变桨运动的角位移。

6.一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统控制参数计算方法，步骤如下：

1)PID采用转速 控制，三个PID参数Kp、KI、KD与转速误差 相联系，参考变桨角βref可以描述为： 其中Kp为比例系数、KI为积分系数、KD为微分系数，三个PID参数可由下列的RBFNN算法来整定而获得,d(·)/dt为求导操作；

2)RBFNN采用局部接受域进行函数映射，是由隐含层和线性输出层构成的前向网络结构，它能以任意精度逼近任意连续函数,网络的输入为状态变量[xi]T，隐含层输出为h＝[hi]T，其中，hj为包含有神经元高斯基函数中心点坐标向量的第j个神经元输出。网络权值为w＝[wi]T，网络输出为y＝wTh。包含有误差信号e的PID三项输入为：xc(1)＝e(k)-e(k-1)，

xc(2)＝e(k)，xc(3)＝e(k)-2e(k-1)+e(k-2)

控制误差为：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，

Δu(k)＝KP[e(k)-e(k-1)]+KIe(k)+KD[(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

PID参数调整采用梯度下降法：

其中, 是被控对象的雅可比信息，η为学习速率，其中e(k)为误差信号e的离散值，大小等于转速误差的离散值、xc(i)为离散误差的不同的差分项目、u(k)为控制信号u的离散值。

说明书

基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统及控制

方法和控制参数的计算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种变桨系统及控制方法，具体涉及一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统及控制方法控制参数的计算方法，属于风力发电机的控制技术领域。

背景技术

[0002] 近年来，风力发电新能源技术得到了很大的发展，尤其风能捕获机械方面。风力机叶片在非线性气动力驱动下，可能发生颤振断裂失效。对于中型风力机叶片，可以通过自身的及时变桨运动来衰减气动力的影响。一般的常规变桨运动往往集中在了功率的提升和能量的获取方面，本设计所述变桨运动则基于危险截面和颤振风速的联合效应，恰好能进行气弹不稳定性的调节和控制。

发明内容

[0003] 本发明目的是提供了一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统及控制方法和控制参数的计算方法，增加了风力机叶片的气弹稳定性，以抑制可能发生颤振断裂失效现象。

[0004] 本发明通过以下技术方案实现：

[0005] 一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，包括：风力机、信号获取系统、变桨控制系统和液压执行系统；风力机包括塔架、设置在塔架上方的机舱、设置在机舱前端的轮毂及设置在轮毂外侧且沿轮毂对称分布的两个风力机叶片；风力机叶片内部设有光纤差压传感器用于测定风力机叶片位移差压；信号获取系统设在轮毂内用于接收位移差压信号并进行编码处理；变桨控制系统和液压执行系统设在机舱内，变桨控制系统包括PAC变桨控制器，用于对处理后的信号进行判断，并根据判断结果进行RBF神经网络控制，向液压执行系统发送相应的控制结果指令，液压执行系统对风力机叶片进行变桨控制。

[0006] 上述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统基础上，风力机叶片为空腔蒙皮结构，风力机叶片内部距离风力机叶片根部1/4～1/3展长位置分别铺设有分布式光纤传感器通道，分布式光纤传感器通道的径向厚度占风力机叶片厚度的1/3。

[0007] 上述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统基础上，信号获取系统包括光纤差分放大电路、信号滤波放大模块和ISOVUTM传感接收器；差分电路设置在风力机叶片的空腔，用于运算处理后计算出压差，ISOVUTM传感器设置在风力机叶片的叶根部，将差分电路传输过来的差分信号进行编码和稳态传输至A/D模块。

[0008] 上述基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统基础上，液压执行系统包括液压泵、高速开关数字阀、液压同步回路和两个活塞缸，液压同步回路包括基本分回路和匹配分回路，基本分回路包括一个常规调速阀(19)和四个单向阀I，匹配分回路包括一个比例调速阀和四个单向阀II，活塞缸的活塞伸出端均设有位置传感器。

[0009] 一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统进行叶片变桨控制的方法，包括以下步骤：风力机的风力机叶片在气动力作用下产生叶片危险截面的挥舞位移时，设置在风力机叶片内部的光纤差压传感器产生差压，信号获取系统接收来差压信号并进行编码处理，处理后的差压信号被稳态传输至液压变桨控制系统，变桨控制系统对处理后的电压信号进行判断，PAC变桨控制器存储有用于比对判断所述处理后的电压信号是否正常的设定值，该设定值相对应于危险截面发生最大位移时的情形，若所述处理后的电压信号大于所述设定值，则变桨控制系统判定风力机叶片挥舞位移发生颤振，并向液压执行系统发送变桨信号；液压执行系统的高速开关数字阀接受变桨控制系统发出的数字命令，为常规调速阀和比例调速阀提供压力，基本分回路接受来自高速开关数字阀的流量，位置传感器检测流量下的活塞缸的速度，位置传感器将检测信号反馈输送到变桨控制系统，变桨控制系统将其控制后的变桨规律再传送给高速开关数字阀，进行流量的连续调节；比例调速阀的驱动是由两个位置传感器信号的差值所驱动，使得常规调速阀开口和比例调速阀开口所自动匹配，活塞缸与叶片连接，把活塞的线位移转化为叶片变桨运动的角位移。

[0010] 一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统控制参数计算方法，步骤如下：

[0011] 1)PID采用转速 控制，三个PID参数Kp、KI、KD与转速误差 相联系，参考变桨角βref可以描述为：

[0012] 其中Kp为比例系数、KI为积分系数、KD为微分系数，三个PID参数可由下列的RBFNN算法来整定而获得，d(·)/dt为求导操作。

[0013] 2)RBFNN采用局部接受域进行函数映射，是由隐含层和线性输出层构成的前向网络结构，它能以任意精度逼近任意连续函数。网络的输入为状态变量 [xi]T，隐含层输出为h＝[hi]T，其中，hj为包含有神经元高斯基函数中心点坐标向量的第j个神经元输出。网络权值为w＝[wi]T，网络输出为y＝wTh。包含有误差信号e的PID三项输入为：

[0014] xc(1)＝e(k)-e(k-1)，

[0015] xc(2)＝e(k)，xc(3)＝e(k)-2e(k-1)+e(k-2)

[0016] 控制误差为：

[0017] u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，

[0018] Δu(k)＝KP[e(k)-e(k-1)]+KIe(k) +KD[(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

[0019] PID参数调整采用梯度下降法：

[0020]

[0021] 其中, 是被控对象的雅可比信息，η为学习速率。

[0022] (其中e(k)为误差信号e的离散值，大小等于转速误差的离散值、xc(i) 为离散误差的不同的差分项目、u(k)为控制信号u的离散值。

[0023] 本发明的优点在于：

[0024] 1、本发明采用埋设有全分布式光纤传感器的风力机叶片，在非线性气动驱动下，通过分布式光纤传感器的脉冲信号的耦合产生的探测器输出的电压信号差值间接检测危险截面区域内的叶片挥舞的最大变形，通过对产生的差分信号进行信号传输和处理后，若判断为颤振不稳定发生，则驱动液压执行系统动作，实现减载。光纤传感受环境影响小，能自动屏蔽外来磁场以避免触发误动作，因风力机叶片为柔性体，服役时间较长，需叶片材料具有较好的抗疲劳特性，本发明基于高可靠性和高精度的差压信号驱动变桨完全可实现颤振抑制的要求。

[0025] 2、本发明中的差分电路传输电压经过滤波放大后至ISOVUTM传感器，属于光隔离测试系统结构，可以全面隔离电流，在存在大的共模电压时，能够准备分辨高带宽低电压的差分信号，可靠性高，控制简单。ISOVUTM传感器受环境影响小，也能自动屏蔽外来磁场干扰，为稳态传输提供了基础。差分电路电压来自上述条件下的探测器输出的电压。

[0026] 3、本发明基于叶片变桨的颤振抑制，其变桨不同于常规的最大功率或最大能量获取原则，是基于气弹不稳定模型的、基于智能PID控制理论的气弹颤振抑制方案，有效地降低了外载荷。变桨过程的新型液压执行系统，也不是采用常规的曲柄滑块驱动，而是设计了一种新型的齿条活塞缸带动叶片联轴齿轮来驱动变桨，有效地克服了液压驱动的滞后性。

[0027] 4、本发明中基于高速开关数字阀和调速阀的液压流量调节回路具有两大特点。高速开关数字阀避免了D/A模块的使用，而直接能与PAC控制器相连接，节省了控制器附属模块，同时流量调节极快，有效地克服了流量调节的滞后性。同时双调速阀的同步子回路能有效地保证两个叶片的同步变桨运动，以克服偏心载荷及偏心力矩的影响。高速开关数字阀和调速阀相结合的调速回路，不仅能有效地保证高速度调节，同时能保证高精度和可靠性，具有借鉴意义。

[0028] 5、本发明的全分布式光纤应力传感器,是采用基于暗脉冲的后向散射的全分布测量方法,不同于一般的光纤应力传感器，不仅能够获得较高的空间分辨率, 而且整个光纤长度上任一点都是敏感点,能有效地覆盖1/4～1/3展长区域，有效地抓捕危险截面区域的危险截面及其最大位移。同时基于暗脉冲激光泵浦测量，能够解决常规光纤测量短脉冲引起的布里渊效应减弱和增益谱变宽的问题。

[0029] 6、本发明的中型风力机双叶片系统,具有两个特征。其一，经过仿真及实验，在15米左右的叶片长度结构下，叶片的危险位置集中在展长的1/4～1/3展长区域，是后续测量的基础；其二，本发明的新型齿条活塞缸带动叶片联轴齿轮来驱动变桨，也恰恰适合于中型风力机叶片系统，有效地避免了常规液压系统的滞后性，同时由数字阀保证了变桨调节的快速性。对于大型的风力机叶片的变桨系统不在本设计适用的保证范围。

附图说明

[0030] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0031] 图1为本发明实施例的基于全分布式光纤传感差压反馈的新型液压气弹变桨系统的总体实施流程图；

[0032] 图2为本发明实施例的双叶片中型风力机的整体结构示意图；

[0033] 图3为本发明实施例的风力机叶片的翼型截面参量示意图及非线性气动力分布图；

[0034] 图4为本发明实施例的风力机叶片的结构示意图及全分布式光纤应力传感通道；

[0035] 图5为本发明实施例的全分布式光纤应力传感器检测示意图；

[0036] 图6为本发明实施例的截面全分布式光纤应力传感通道位置示意图；

[0037] 图7为本发明实施例的差分电路组成示意图；

[0038] 图8为本发明实施例的整体控制流程图；

[0039] 图9为本发明实施例的变桨命令流程图；

[0040] 图10为本发明实施例的RBFNN_PID仿真框图；

[0041] 图11为本发明实施例的新型液压系统示意图。

具体实施方式

[0042] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0043] 参考图1本发明实施例的基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统，包括：风力机、信号获取系统、变桨控制系统和液压执行系统；风力机双叶片在受到非线性气动力作用时，在危险截面区域将产生较大的挥舞变形，变形转换为电信号由信号获取系统传送到变桨控制系统，变桨控制系统经过运算处理、并依据控制算法发送变桨命令和变桨驱动规律至液压执行系统，液压执行系统驱动叶片变桨，从而实现减载的目的。

[0044] 参考图2，风力机包括塔架4、设置在塔架4上方的机舱3、设置在机舱3 前端的轮毂2及设置在轮毂2外侧且沿轮毂2对称分布的两个风力机叶片1。轮毂2和机舱3组成叶轮系统。机舱3内设置有减速器和发电模块(此技术为现有技术故省略视图)，使用过程中，风作用在风力机叶片1上，气动力的总体作用为风力机叶片1提供升力使得风力机叶片1旋转，进而带动轮毂2转动，轮毂内的主轴连接机舱3内的发电模块进行发电。

[0045] 参考图3，风力机叶片1在旋转过程中，受到非线性气动升力5即Lc与Lnc、以及非线性气动阻力6的作用，叶片发生沿着摆振方向7的摆振位移(即水平轴X方向)，以及与摆振方向7垂直的挥舞位移(即y方向位移，该位移较摆振位移容易测量)。在风速U8和叶轮旋转产生的相对风速9组成的合成风速 10的作用下，攻角α11发生变化，从而引起气动力大小的变化。外部的变桨驱动命令则能改变变桨角β12，从而进一步调节气动力的大小，实现减载。摆振位移、挥舞位移的计算可由常规的2D翼型截面的建模方程得到。本设计特定描述的气动力大小与上述αβψ等参数之间具体联系如下：

[0046]

[0047]

[0048]

[0049]

[0050]

[0051]

[0052] ψ＝tan-1[U/(Ωr)],V02＝U2+(Ωr)2，

[0053] aL1＝6.32284,aM1＝0.65317,

[0054] aL2＝-0.42284,aM2＝-0.48128,

[0055] aL＝0.25+0.4(ΔCL)2，rL＝[0.2+0.23(ΔCL)2]2，

[0056] eL＝-2.7(ΔCL)2,eD＝-0.015(ΔCL)2,rD＝[0.2+0.1(ΔCL)]2

[0057] 公式中，φ＝β，c为弦长，U为风速，ρ为空气密度， b＝c/2,sL＝π,SL＝c,lL＝-π/4,kL＝π/2。aD1＝0.42,aD2＝0.1437,aD3＝4.923.

[0058] 参考图4，风力机叶片1包括依次设置的前缘段13、展长区域14和后缘段 15，整体为空腔蒙皮结构，风力机叶片1上层和下层均铺设有分布式光纤传感器，分布式光纤传感器位于风力机叶片1上层和下层之间的复合材料基体中间位置；风力机叶片1内部距离风力机叶片1根部1/4～1/3展长区域14分别铺设有分布式光纤传感器通道，分布式光纤传感器通道的径向厚度占风力机叶片1 厚度的1/3。

[0059] 参考图5展示了光纤通道穿越展长区域14，参考图6是其截面展示，截面上侧的光纤传感器16的激光器a发出暗脉冲激光信号，激光器b发出探测光，两束光通过耦合器发生耦合作用，从探测器A输出电压信号。当展长区域14发生变形时，探测器A发出的电压信号随之发生变化。由于后向散射的暗脉冲激光泵浦测量，能有效地覆盖展长区域14的每一点，所以能有效地抓捕危险截面区域的危险截面及其最大位移，并解决常规光纤测量短脉冲引起的布里渊效应减弱和增益谱变宽的问题。图7中，风力机叶片1上侧探测器A与风力机叶片 1下侧的输出探测器B在差分运算器18的作用下，组成差分电路，形成差分信号，差分运算器18具体结构原理图，如图7所示。

[0060] 参考图7-8，信号获取系统包括光纤差分放大电路、信号滤波放大模块和ISOVUTM传感接收器；差分电路设置在风力机叶片1的空腔，用于运算处理后计算出压差，ISOVUTM传感器设置在风力机叶片1的叶根部，将差分电路传输过来的差分信号进行滤波放大，再进行编码和稳态传输至A/D模块，纤差分电路和信号滤波放大模块具体的电路部件连接图如图7所示。其中，VCC、VEE分别为正负电压工作电源，VOCM为输出共模电压端，R、L、C分别为匹配的电抗， RO为输出端。K为常规放大器，将滤波后的信号放大处理为标准工业电压信号 (-10V～10V),以备控制器所接受。

[0061] ISOVUTM传感器属于标准化专用传感系统，包括自适应控制模块、传感器头和探头前端三部分组成。探头前端是尖端电缆，尖端电缆包括读数编码器和衰减器结构，可以自动区分不同的差分信号而进行输入(读数编码器和衰减器结构属于ISOVUTM传感器内部自带结构，符合IsoVuTM光隔离标准，其原理无须另外独立考究)。

[0062] 参考图8，处理后的电压信号被传输至变桨控制系统，变桨控制系统包括 PAC变桨控制器，用于对处理后的信号进行判断，并根据判断结果执行相应的 RBFNN PID运算(如图10)，计算出合理的变桨角度以促使减载，同时调节出合理的变桨运动规律，以使得叶片的挥舞位移能够衰减而稳定，同时保证变桨角度波动的稳定性、以及PID控制器本身的收敛和稳定。最后向液压执行系统发送相应的变桨控制指令、变桨波动规律指令，通过液压执行系统对各叶片的变桨角实现控制。

[0063] 参考图9，PAC变桨控制器中存储有用于比对判断处理后的电压信号是否正常的设定值和额定值，若处理后的电压信号大于设定值，则PAC变桨控制器判定风力机叶片挥舞位移过大，并向液压执行系统发送变桨信号；若处理后的电压信号持续且大于额定值，则变桨控制器判定风力机叶片运行在颤振不稳定状态，并向液压执行系统发送变桨规律信号；若处理后的电压信号小于额定值和设定值，则变桨控制器判定风力机叶片挥舞位移正常，变桨控制器不向液压执行系统发送变桨信号。

[0064] PAC变桨控制参数计算方法，步骤如下：

[0065] 1)PID采用转速 控制，三个PID参数Kp、KI、KD与转速误差 相联系，参考变桨角βref可以描述为：

[0066] 2)RBFNN采用局部接受域进行函数映射，是由隐含层和线性输出层构成的前向网T络结构，它能以任意精度逼近任意连续函数。网络的输入为状态变量 [xi] ，隐含层输出为h＝[hi]T，其中，hj为包含有神经元高斯基函数中心点坐标向量的第j个神经元输出。网络权值为w＝[wi]T，网络输出为y＝wTh。包含有误差信号e的PID三项输入为：

[0067] xc(1)＝e(k)-e(k-1)，

[0068] xc(2)＝e(k)，xc(3)＝e(k)-2e(k-1)+e(k-2)

[0069] 控制误差为：

[0070] u(k)＝u(k-1)+Δu(k)，

[0071] Δu(k)＝KP[e(k)-e(k-1)]+KIe(k) +KD[(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

[0072] PID参数调整采用梯度下降法：

[0073]

[0074] 其中, 是被控对象的雅可比信息，η为学习速率，e(k)为误差信号e的离散值，大小等于转速误差的离散值、xc(i)为离散误差的不同的差分项目、u(k)为控制信号u的离散值。以上几个参数数值在图10的结构中，随仿真时间的离散值的变化而变化，最终的目的是使得气弹系统的挥舞位移趋于收敛而稳定。

[0075] 包含上述算法函数RBFNN_PID的RBFNN仿真框图如图10所示，函数以S-Function形式书写，其输入包括误差信号、控制信号、输出信号组成的向量 [-e(k),-e(k-1),-e(k-2),e(k),e(k-1),u(k-1),y(k-3),y(k-2),y(k-1),η(k- 1)]。该仿真框图即为实现RBFNN PID的控制过程。

[0076] 具体的，变桨控制器前置有A/D转换器，A/D转换器与传感器相连，经传感输出的电压信号通过A/D转换器将模拟量信号转化为PAC变桨控制器能够识别的数字量信号，PAC变桨控制器向液压执行系统发送控制指令时，该指令以数字量信号的模式来直接操纵后续的液压系统的高速开关数字阀。

[0077] 参考图11，液压执行系统包括液压泵26、高速开关数字阀25、液压同步回路和两个活塞缸21，液压同步回路包括基本分回路和匹配分回路，基本分回路包括一个常规调速阀19和四个单向阀I，匹配分回路包括一个比例调速阀20 和四个单向阀II，活塞缸的活塞伸出端均设有位置传感器22。基本分回路接受来自高速开关数字阀25的流量，位置传感器22检测该流量下的活塞缸21活塞的速度，位置传感器22将检测信号反馈输送到PAC变桨控制器，PAC变桨控制器将经过RBFNN及PID控制后的变桨规律再传送给高速开关数字阀25，进行流量的连续调节。匹配分回路中比例调速阀20的驱动是由两个位置传感器22信号的差值所驱动，使得常规调速阀19开口和比例调速阀20开口所自动匹配，以保证左右两个齿条缸的运动同步。活塞缸21与风力机叶片连接，具体连接结构为活塞缸21的齿条与风力机叶片的联轴齿轮(图中未画出)进行啮合，把活塞的线位移转化为风力机叶片变桨运动的角位移。
由于活塞缸21的同步，所以两个风力机叶片将做同步变桨运动，从而能克服液压不同步误差带来的液压系统故障，而且能减少风力机叶片的偏心载荷的影响。液压系统由外反馈式大流量泵26提供液压能，能自动匹配高速开关数字阀25的流量需求。液压系统中的溢流阀
23可提供背压，进一步保证液压系统的安全。

[0078] 一种基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统进行叶片变桨控制的方法，包括以下步骤：风力机的风力机叶片1在气动力作用下产生叶片危险截面的挥舞位移时，设置在风力机叶片1内部的光纤差压传感器16产生差压，信号获取系统接收来差压信号并进行编码处理，处理后的差压信号被稳态传输至液压变桨控制系统，变桨控制系统对处理后的电压信号进行判断，PAC变桨控制器存储有用于比对判断所述处理后的电压信号是否正常的设定值，该设定值相对应于危险截面发生最大位移时的情形，若所述处理后的电压信号大于所述设定值，则变桨控制系统判定风力机叶片1挥舞位移发生颤振，并向液压执行系统发送变桨信号；液压执行系统的高速开关数字阀25接受变桨控制系统发出的数字命令，为常规调速阀19和比例调速阀20提供压力，基本分回路接受来自高速开关数字阀25的流量，位置传感器22检测流量下的活塞缸21的速度，位置传感器22将检测信号反馈输送到变桨控制系统，变桨控制系统将其控制后的变桨规律再传送给高速开关数字阀25，进行流量的连续调节；比例调速阀20 的驱动是由两个位置传感器22信号的差值所驱动，使得常规调速阀19开口和比例调速阀20开口所自动匹配，活塞缸21与叶片连接，把活塞的线位移转化为叶片变桨运动的角位移。

[0079] 综上所述，本发明公开的基于全分布式光纤传感差压反馈的液压气弹变桨系统包括：风力机、信号获取系统、变桨控制系统和液压执行系统。风力机叶片内均铺设有可以在危险截面区域内感应叶片挥舞位移的全分布式光纤传感器；信号获取系统获取光纤传感器的差压信号，并保证稳定地传输至变桨控制系统。风力机叶片在持续产生叶片挥舞方向的颤振发散运动时，变桨控制系统对差压信号进行判断，并据判断结果向所述变桨执行装置发送相应控制指令，通过液压变桨执行系统实现风力机叶片变桨控制，从而实现减载的目的，进一步保证在危险截面区域内的挥舞变形区域稳定，避免叶片的断裂失效现象的发生。本发明的液压系统可降低风力机叶片颤振抑制的滞后性，增大风力机叶片挥舞颤振检测的灵敏度和精确度。

[0080] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。