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1、10申请公布号CN104295444A43申请公布日20150121CN104295444A21申请号201410428979222申请日20140827F03D7/00200601F03D11/0020060171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人杨斌堂王相明74专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中刘翠54发明名称具有局部廓形变形功能的桨叶装置及系统和控制方法57摘要本发明提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶装置，包括桨叶结构框体和变形驱动装置，所述桨叶结构框体的外部廓形在局部位置上固联变形蒙皮，所述变形驱动装置与变形蒙皮位置对应。
2、设置，所述变形蒙皮在变形驱动装置的驱动下发生变形。同时提供了基于该桨叶装置的桨叶系统及控制方法。本发明通过变形驱动装置对桨叶廓形实施主动驱动变形，及时改变流体作用于廓形面的流体载荷压力，即改变流体作用于桨叶的作用力，从而改变桨叶自身相对流体的受力状态，以优化桨叶表面相对流体运动过程中的流体作用载荷，最终使桨叶相对流体运动时的受力情况、运动状态/性能得到相应控制。51INTCL权利要求书3页说明书10页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书10页附图5页10申请公布号CN104295444ACN104295444A1/3页21一种具有局部廓形变形功能的桨叶装。
3、置，其特征在于，包括桨叶结构框体和变形驱动装置，所述桨叶结构框体的外部廓形在局部位置上固联变形蒙皮，所述变形驱动装置与变形蒙皮位置对应设置，所述变形蒙皮在变形驱动装置的驱动下发生变形；所述变形驱动装置为1个或多个，多个变形驱动装置构成组合结构或阵列结构。2根据权利要求1所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，每一个变形驱动装置均包括位移驱动器，所述位移驱动器安装在桨叶结构框架上，并通过产生伸长位移或输出力位移，驱动变形蒙皮变形；或每一个变形驱动装置均包括位移驱动器和位移输出过度结构，所述位移驱动器通过位移输出过度结构与变形蒙皮相接触，并通过产生伸长位移或输出力位移，驱动变形蒙皮变形。。
4、3根据权利要求2所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，所述位移驱动器采用如下任一种或任多种结构包括至少一个电磁体和设置于电磁体磁链路上的至少一个永磁体，形成控制磁场，所述永磁体在控制磁场的驱动力下移动；所述永磁体上刚性连接驱动体，所述驱动体在永磁体的带动下产生位移输出，进而驱动变形蒙皮产生变形；包括驱动机构和通过驱动机构驱动的旋转体，所述旋转体包括上端为斜面的支撑体和紧贴斜面设置的支承平台，所述支承平台向下倾斜的一端设有凸块，旋转体旋转过程中凸块位置变化，进而驱动变形蒙皮产生变形；包括电磁体和永磁体，所述永磁体为方向异形体，所述方向异形体的两端磁极在磁场作用力下绕轴倾斜摆动，形成位。
5、移差，进而驱动变形蒙皮产生变形；磁致伸缩棒，通过磁激励作用产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；压电材料体，通过电压信号作用产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；磁致伸缩形状记忆合金材料体或相变材料体，通过电激励作用升温后产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；包括气泵/液泵和与气泵/液泵相连接的充气/充液变形体，所述充气/充液变形体膨胀后驱动变形蒙皮发生变形。4根据权利要求3所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，所述驱动体采用如下任一种结构弹性变形体，所述弹性变形体在永磁体的移动过程中发生形变，进而驱动变形蒙皮产生变形；具有拱形曲面的刚性体，所述刚性体上设有移动杆，所述移动杆可滑动地设置于弹性变形体。
6、上且仅能沿Z向移动；当刚性体在永磁体带动下产生X向位移时，移动杆实现Z向位移输出；刚性位移输出杆，所述刚性位移输出杆在永磁体的移动过程中产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形；弧形突起和设置于弧形突起上且仅能沿Z向移动的刚性输出杆，所述弧形突起与永磁体刚性连接，并在永磁体的移动过程中驱动刚性体产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形。5根据权利要求3所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，所述永磁权利要求书CN104295444A2/3页3体为永磁体滑块，并通过导轨滑动设置于电磁体的两侧磁极上。6根据权利要求1所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，所述变形蒙皮采用形状记忆合金材料或。
7、热变形材料，每一个变形驱动材料体均采用电热阻丝，所述变形蒙皮在电热阻丝的作用下升温产生变形。7根据权利要求6所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其特征在于，所述电热阻丝与变形蒙皮一体成型。8一种具有局部廓形变形功能的桨叶系统，其特征在于，包括额定发电功率闭环控制系统、桨叶装置振动控制系统、驱动控制及功率放大器以及权利要求1至7中任一项的或任多项所述的具有局部廓形变形功能的桨叶装置，其中，所述额定发电功率闭环控制系统和桨叶装置振动控制系统分别通过驱动控制器及功率放大器与桨叶装置相连接。9根据权利要求8所述的具有局部廓形变形功能的桨叶系统，其特征在于，所述额定发电功率闭环控制系统包括发电功率检测。
8、传感器、额定发电功率比较器和发电功率控制算法器，其中，所述发电功率检测传感器与额定发电功率比较器相连接，所述额定发电功率比较器与发电功率控制算法器相连接，所述发电功率控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控制器及功率放大器与桨叶装置的变形驱动装置相连接；所述桨叶装置振动控制系统包括振动检测传感器、振动信号比较器和装置振动控制算法器，其中，所述振动检测传感器与振动信号比较器相连接，所述振动信号比较器与装置振动控制算法器相连接，所述装置振动控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控制器及功率放大器与桨叶装置的变形驱动装置相连接；所述振动检测传感器设置于桨叶装置的外部廓形面上。。
9、10一种具有局部廓形变形功能的桨叶系统的控制方法，其特征在于，包括如下任一个或任多个步骤步骤A，额定发电功率闭环控制；步骤B，桨叶装置振动控制；其中所述额定发电功率闭环控制过程包括步骤1，通过发电功率检测传感器，对风机发电系统通过桨叶装置运动产生的电流进行实时监控；步骤2，通过额定发电功率比较器，将风机发电系统期望发电功率的对应信号作为参考信号与实际发电功率检测传感器检测出的实时发电功率信号进行比较，并将两个信号的差值标定为一个电信号送入发电功率控制算法器；步骤3，发电功率控制算法器，根据额定发电功率比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风速下，桨叶装置需要调整的桨叶升阻比系数，并将计。
10、算结果对应产生一个发电功率调整量值的期望桨叶变形程度的驱动信号，送入驱动控制及功率放大器，进而驱动桨叶装置产生外部廓形变形；步骤4，发电功率控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，送出对应强电信号至结构可变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，使桨叶对应接触权利要求书CN104295444A3/3页4的表面结构构型产生被驱动变形；所述桨叶装置振动控制过程包括步骤一，通过振动检测传感器，对桨叶装置局部所受到的时变气动载荷进行。
11、实时加速度检测的传感器，并通过对加速度的检测同时得到所受的局部时变/交变风载荷变化力，获得振动信号；步骤二，通过振动信号比较器，将风机发电系统标定部位所承受的预警振动加速度信号作为振动参考信号与振动检测传感器检测出的实时振动信号进行比较，并将两个信号的差值标定为一个电信号送入装置振动控制算法器；步骤三，装置振动控制算法器，根据振动信号比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风力下，桨叶装置需要调整或降低桨叶装置表面升力和/或阻力差，即合力，进而降低桨叶装置振动和/或传递到风机发电系统敏感结构上的振动；将计算结果对应产生一个振动减振量值的期望桨叶装置变形程度的驱动信号，送入驱动控制器及功率。
12、放大器；步骤四，装置振动控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，送出对应强电信号至变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，进而使桨叶装置对应接触的外部廓形产生主动驱动变形，实现桨叶装置受力、加速度及振动的实时控制。权利要求书CN104295444A1/10页5具有局部廓形变形功能的桨叶装置及系统和控制方法技术领域0001本发明涉及在流体中的运动体、翼型、桨叶等的控制变形技术领域，具体地，涉及一种具有局部廓形变形功能的桨叶装。
13、置及系统和控制方法。背景技术0002风机发电功率控制多采用变桨技术。风机的变桨作业正常运行时可进行连续变桨或紧急停止状态下的全顺桨变桨。风机的这种变桨驱动运行方式，有利于风机系统启动平稳，使发电功率实现较稳定调节。目前，实现这种变桨调节的驱动系统多采用液压变桨系统，其连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。这种液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。变桨距伺服控制系统由信号给定、比较器、位置桨距控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。液压变桨执行。
14、机构由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成。0003根据上述液压变桨系统的构成，可以看出利用这种系统实现变桨，其组成环节复杂，部件多，系统的体积和质量大，造价高。另外，由于桨叶是在不断旋转的，必须通过一个旋转接头将机舱内液压站的液压油管路引入旋转中的轮毂，液压油的压力有几十兆帕，这也使制造工艺要求较高，难度较大，管路也容易发生泄漏事故。0004特别是，这种桨叶变桨驱动方式，对驱动系统的驱动负载很大，不可能实现对多变化风载荷的实时响应驱动的变桨驱动，不具备对于变化风速的快速灵敏的适应性桨叶受力转动/转速调节，因此，难以实现对风机发电功率灵。
15、敏和稳定的调节。0005同时，在传统变桨系统运行调节过程中，由于变载荷风力的同时作用，使整个分离发电机系统产生振动和冲击，这种振动、冲击对风机结构和其中的系统都会带来交变载荷下的应力和应变大幅变化，甚至在大风速工况下，会引起风机结构的破坏和损伤，造成安全隐患或重大经济损失。这种由于变载荷风力作用下的风机结构或部件的振动响应和冲击，也无法通过上述变桨驱动系统进行实时调节来降低风力作用下的振动和冲击影响。发明内容0006本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶装置及系统和控制方法。该桨叶装置通过在桨叶上的适当位置局部安装小型驱动装置，来改变桨叶或翼型的局部形状即改变。
16、桨叶廓形，从而迅速改变桨叶/翼型表面的升力和阻力差，进而实现实时调节桨叶所受到的风力推动力和控制桨叶转速，以最终实现风机发电功率可限风机发电功率输出和风机结构在变化风载荷下振动主动减振的实时高效控制。0007本发明是通过以下技术方案实现的。0008根据本发明的一个方面，提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶装置，包括桨说明书CN104295444A2/10页6叶结构框体和变形驱动装置，所述桨叶结构框体的外部廓形在局部位置上固联变形蒙皮，所述变形驱动装置与变形蒙皮位置对应设置，所述变形蒙皮在变形驱动装置的驱动下发生变形。0009优选地，所述变形驱动装置为1个或多个，多个变形驱动装置构成组合结构或阵。
17、列结构。0010优选地，所述变形驱动装置包括位移驱动器，所述位移驱动器安装在桨叶结构框架上，并通过产生伸长位移或输出力位移，所述位移输出方向指向变形蒙皮；或0011所述变形驱动装置包括位移驱动器和位移输出过度结构，所述位移驱动器通过位移输出过度结构与变形蒙皮相接触，并通过产生伸长位移或输出力位移。0012优选地，所述位移驱动器采用如下任一种或任多种结构0013包括至少一个电磁体和设置于电磁体磁链路上的至少一个永磁体，形成控制磁场，所述永磁体在控制磁场的驱动力下移动；所述永磁体上刚性连接驱动体，所述驱动体在永磁体的带动下产生位移输出，且位移输出方向指向变形蒙皮位置，进而驱动变形蒙皮产生变形；00。
18、14包括驱动机构和通过驱动机构驱动的旋转体，所述旋转体包括上端为斜面的支撑体和紧贴斜面设置的支承平台，所述支承平台向下倾斜的一端设有凸块，旋转体旋转过程中凸块位置变化，进而驱动变形蒙皮产生变形；0015包括电磁体和永磁体，所述永磁体为方向异形体，所述方向异形体的两端磁极在磁场作用力下绕轴倾斜摆动，形成位移差，进而驱动变形蒙皮产生变形；0016磁致伸缩棒，通过磁激励作用产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；0017压电材料体，通过电压信号作用产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；0018磁致伸缩形状记忆合金材料体或相变材料体，通过电激励作用升温后产生变形，进而驱动变形蒙皮变形；0019包括气/液泵和与气泵相。
19、连接的充气/充液变形体，所述充气/充液变形体膨胀后驱动变形蒙皮发生变形。0020优选地，所述永磁体通过导轨滑动设置于电磁体的两侧磁极上。0021优选地，所述驱动体采用如下任一种结构0022弹性变形体，所述弹性变形体在永磁体的移动过程中发生形变，进而驱动变形蒙皮产生变形；0023具有拱形曲面的刚性体，所述刚性体上设有移动杆，所述移动杆可滑动地设置于弹性变形体上且仅能沿Z向移动；当刚性体在永磁体带动下产生X向位移时，移动杆实现Z向位移输出；0024刚性位移输出杆，所述刚性位移输出杆在永磁体的移动过程中产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形；0025弧形突起和设置于弧形突起上且仅能沿Z向移动的刚性输出杆。
20、，所述弧形突起与永磁体刚性连接，并在永磁体的移动过程中驱动刚性体产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形；0026优选地，所述弹性变形体设有移动杆，所述移动杆可滑动地设置于弹性变形体上，并在弹性变形体产生变形的同时，实现Z向位移输出，进而更好的驱动变形蒙皮变形。说明书CN104295444A3/10页70027优选地，所述变形蒙皮采用形状记忆合金材料或热变形材料，所述变形驱动材料体采用电热阻丝，所述变形蒙皮在电热阻丝的作用下升温产生变形。0028优选地，所述电热阻丝与变形蒙皮一体成型。0029根据本发明的第二个方面，提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶系统，包括额定发电功率闭环控制系统、桨叶装置振动。
21、控制系统、驱动控制及功率放大器以及上述桨叶装置，其中，所述额定发电功率闭环控制系统和桨叶装置振动控制系统分别通过驱动控制器及功率放大器与桨叶装置相连接。0030优选地，所述额定发电功率闭环控制系统包括发电功率检测传感器、额定发电功率比较器和发电功率控制算法器，其中，所述发电功率检测传感器与额定发电功率比较器相连接，所述额定发电功率比较器与发电功率控制算法器相连接，所述发电功率控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控制器及功率放大器与桨叶装置的变形驱动装置相连接。0031优选地，所述桨叶装置振动控制系统包括振动检测传感器、振动信号比较器和装置振动控制算法器，其中，所述振动检测传感器与。
22、振动信号比较器相连接，所述振动信号比较器与装置振动控制算法器相连接，所述装置振动控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控制器及功率放大器与桨叶装置的变形驱动装置相连接。0032优选地，所述振动检测传感器设置于桨叶装置的外部廓形面上。0033根据本发明的第三个方面，提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶系统的控制方法，包括如下任一个或任多个步骤0034步骤A，额定发电功率闭环控制；0035步骤B，桨叶装置振动控制。0036优选地，所述额定发电功率闭环控制过程包括0037步骤1，通过发电功率检测传感器，对风机发电系统通过桨叶装置运动产生的电流进行实时监控；0038步骤2，通过额定发电功率。
23、比较器，将风机发电系统期望发电功率的对应信号作为参考信号与实际发电功率检测传感器检测出的实时发电功率信号进行比较，并将两个信号的差值标定为一个电信号送入发电功率控制算法器；0039步骤3，发电功率控制算法器，根据额定发电功率比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风速下，桨叶装置需要调整的桨叶升阻比系数，并将计算结果对应产生一个发电功率调整量值的期望桨叶变形程度的驱动信号，送入驱动控制及功率放大器，进而驱动桨叶装置产生外部廓形变形；0040步骤4，发电功率控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置达。
24、到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，送出对应强电信号至结构可变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，使桨叶对应接触的表面结构构型产生被驱动变形。0041优选地，所述桨叶装置振动控制过程包括0042步骤一，通过振动检测传感器，对桨叶装置局部所受到的时变气动载荷进行实时加速度检测的传感器，并通过对加速度的检测同时得到所受的局部时变/交变风载荷变化说明书CN104295444A4/10页8力，获得振动信号；0043步骤二，通过振动信号比较器，将风机发电系统标定部位所承受的预警振动加速度信号作为振动参考信号与振动检测传感器检测出的实时振动信号进行比较，并将两。
25、个信号的差值标定为一个电信号送入装置振动控制算法器；0044步骤三，装置振动控制算法器，根据振动信号比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风力下，桨叶装置需要调整或降低桨叶装置表面升力和/或阻力差，即合力，进而降低桨叶装置振动和/或传递到风机发电系统敏感结构上的振动；将计算结果对应产生一个振动减振量值的期望桨叶装置变形程度的驱动信号，送入驱动控制器及功率放大器；0045步骤四，装置振动控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，。
26、送出对应强电信号至变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，进而使桨叶装置对应接触的外部廓形产生被动驱动变形，实现桨叶装置受力、加速度及振动的实时控制。0046与现有技术相比，本发明具有如下有益效果00471、通过变形驱动系统对变形蒙皮主动驱动变形，及时改变流体作用于桨叶外部廓形面的流体载荷压力，优化桨叶外部廓形面相对流体运动过程中的流体作用载荷；00482、桨叶装置相对流体运动时的受力情况、运动状态及性能均得到相应控制；00493、结构简单，组成部件少，可以通过相互接触或靠近的磁体之间的磁极作用力，即利用电磁和永磁磁极间直接的复合作用力，实现较大的位移输出；00504、可以通过电磁信。
27、号控制，变形驱动输出控制灵敏、方便，并具有断电保持功能；00515、适用于在流体中的运动体、翼型、桨叶等的局部廓形变形驱动。附图说明0052通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显0053图1为桨叶装置实施例1结构示意图，其中A为初始状态，B为变形后状态，C为变形后局部放大状态；0054图2为桨叶装置实施例2结构示意图；0055图3为桨叶装置实施例3结构示意图；0056图4为桨叶装置实施例4结构示意图；0057图5为桨叶装置实施例5结构示意图；0058图6为磁致伸缩材料结构示意图；0059图7为形状记忆合金SMA弹簧结构示意图，其中A为初始。
28、状态，B为通电后变形状态；0060图8为相变材料结构示意图，其中A、CE为初始状态，B、D、F为通电后变形状态；0061图9为桨叶装置实施例6结构示意图，其中A为初始状态，B为变形后状态，C为初始状态局部放大状态，D为变形后局部放大状态；说明书CN104295444A5/10页90062图10为桨叶装置实施例7结构示意图，其中A为初始状态，B为变形后状态，C为初始状态局部放大状态，D为变形后局部放大状态；0063图11为桨叶装置实施例8结构示意图；0064图12为桨叶系统结构示意图；0065图中1为位移驱动器，2为变形蒙皮，3为位移输出过度结构，4为桨叶结构框架，11为驱动体，12为电磁体，1。
29、3为永磁体，14为导轨，15为移动体。具体实施方式0066下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。0067请同时参阅图1至图11。0068实施例10069本实施例提供了一种具有局部廓形变形功能的桨叶装置，包括桨叶结构框体和变形驱动装置，所述桨叶结构框体的外部廓形在局部位置上固联变形蒙皮，所述变形驱动装置与变形蒙皮位置对应设置，所述变形蒙皮在变形驱动装置的驱动下发生变形。0070进一步地，所述变形驱动装。
30、置包括位移驱动器，所述位移驱动器安装在桨叶结构框架上，并通过产生伸长位移或输出力位移，所述位移输出方向指向变形蒙皮；或0071所述变形驱动装置包括位移驱动器和位移输出过度结构，所述位移驱动器通过位移输出过度结构与变形蒙皮相接触，并通过产生伸长位移或输出力位移。0072进一步地，所述位移驱动器采用如下结构0073包括至少一个电磁体和设置于电磁体磁链路上的至少一个永磁体，形成控制磁场，所述永磁体在控制磁场的驱动力下移动；所述永磁体上刚性连接驱动体，所述驱动体在永磁体的带动下产生位移输出，且位移输出方向指向变形蒙皮位置，进而驱动变形蒙皮产生变形。0074进一步地，所述驱动体采用如下结构0075弹性变。
31、形体，所述弹性变形体在永磁体的移动过程中发生形变，进而驱动变形蒙皮产生变形。0076进一步地，所述弹性变形体设有移动杆，所述移动杆可滑动地设置于弹性变形体上，并在弹性变形体产生变形的同时，实现Z向位移输出，进而更好的驱动变形蒙皮变形。0077具体为0078如图1A至图1C所示，变形驱动装置包括位移的驱动器1产生Z向位移、位于局部的变形蒙皮2、位移输出过度结构3、桨叶结构框架4。其中，位移的驱动器1安装在桨叶结构框架4上，或安装在位移输出过度结构3上；桨叶局部可变形蒙皮2的外缘与桨叶外蒙皮固联，并与桨叶对应廓形贴合。初始时，位移驱动器1的位移杆外端经过位移输出过度结构3与桨叶局部可变形蒙皮2接触。
32、。位移的驱动器1是一种能够在电磁或电激励下产生伸长位移或输出力的驱动器件，当其受激励伸长时，将推动预期接触的桨叶局部可变形蒙皮2产生突起变形，即达到了使桨叶廓形变形的效果。并且，变形程度可以通过位移驱说明书CN104295444A6/10页10动器的电磁信号强度进行实时调整控制。0079其中，变形蒙皮2通常为一种弹性材料体，或是一种受力后可发生突起变形结构体。0080进一步而言，位移驱动器1包括0081驱动体位移输出体11，电磁体12，永磁体永磁体滑块13，导轨14。其中，驱动体11的两端分别与位于电磁体12两端的两个永磁体13固联；导轨14与电磁体12的轴线一致方向上固联并固定不动。两个永磁。
33、体13可以在导轨14上滑动，并且两个永磁体13磁极放置方向相同。0082工作时，驱动体11由于自身初始形状结构具有的弹力使位于其两端的永磁体滑块13与电磁体12在导轨14方向上分离。当给电磁体12通入正向电流时，两永磁铁12将被吸引在导轨14滑动致电磁体12两端面；同时，驱动体11两端在该吸合力作用下，在水平方向被带动向内收紧，同时在竖直方向上向外上伸出，产生竖直方向对外的输出位移或输出力。至此，可以产生位移的驱动器1的Z向位移，而达到驱动效果。当对电磁体12通入交变电流时，两永磁体13将被往复吸合和斥开，因而，驱动体11的上顶端而上下往复变形，从而产生基于电信号控制的上下往复动作，即产生驱动。
34、。需要说明的是，由于电磁体12中部磁轭为铁磁材料，所以当永磁体13吸合至电磁体12两端并断电时，永磁体将靠其自身永磁吸力吸合在电磁体12两端，从而使驱动体11的变形结构保持不变，而使其输出位移能够保持锁死状态，即可以实现驱动输出断电无功保持功能。0083对于以上驱动的实现，还可以将以上两个永磁体13磁极方向相反放置，并且设置一个移动体位移输出杆15。此时，驱动体11为刚性体，可以支撑移动体15。0084这样，当对电磁体12施加交变电流，则在电磁斥力左端和吸力右端作用下使两块永磁体13同时左右移动。这样，弯曲的刚性驱动体11将顶动与其接触的移动体15上下移动，从而产生基于电信号控制的上下往复动作。
35、，即产生驱动。需要说明的是，由于电磁体12中部磁轭为铁磁材料，所以当永磁体13吸合电磁体12并断电时，其中一个永磁体13将靠其自身永磁吸力吸合在电磁体12上，从而使驱动体11的位置保持不变，而使其输出位移能够保持锁死状态，即可以实现驱动输出断电无功保持功能。0085实施例20086实施例2为实施例1的变化例，在实施例1的基础上，与实施例1的区别在于，将弹性变形体替换为刚性位移输出杆，所述刚性位移输出杆在永磁体的移动过程中产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形。0087具体为0088如图2所示，永磁体在两个电磁体之间沿Z轴移动，刚性位移输出杆在永磁体的带动下实现位移输出。0089实施例30090实施。
36、例3为实施例1的变化例，在实施例1的基础上，与实施例1的区别在于，驱动体采用弧形突起和设置于弧形突起上且仅能沿Z向移动的刚性输出杆，所述弧形突起与永磁体刚性连接，并在永磁体的移动过程中驱动刚性体产生位移输出，进而驱动变形蒙皮变形。0091具体为说明书CN104295444A107/10页110092如图3所示，永磁体在两个电磁体之间沿X轴移动，弧形突起在永磁体的带动下同时移动，进而推动刚性杆体实现位移输出。0093实施例40094实施例4为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，所述变形驱动体采用电机或磁驱动机构，所述驱动体采用旋转体，所述旋转体包括上端为斜面的支撑体和紧贴斜面设置的支承平台，。
37、所述支承平台向下倾斜的一端设有凸块，旋转体旋转过程中凸块位置变化，进而驱动变形蒙皮产生变形，如图4所示。0095实施例50096实施例5为实施例1的变化例，与实施例1的区别在于，驱动体采用具有拱形曲面的刚性体，所述刚性体上设有移动杆，所述移动杆可滑动地设置于弹性变形体上且仅能沿Z向移动；当刚性体在永磁体带动下产生X向位移时，移动杆实现Z向位移输出，如图5所示。0097在上述5个实施例中，变形驱动装置也可以直接采用磁致伸缩棒、压电驱动体压电材料体、磁致伸缩形状记忆合金材料体、相变材料体，利用特殊材料的伸缩特性实现变形驱动，如图6至8所示。0098实施例60099本实施例直接采用形状记忆合金材料、。
38、SMA形状记忆合金弹簧或热变形材料，利用形状记忆合金材料、SMA形状记忆合金弹簧或热变形材料的伸缩特性，制作成蒙皮，并在蒙皮内设置电热阻丝，实现升温变形驱动，如图9所示。0100实施例70101实施例7采用气/液泵和与气/液泵相连接的充气/充液变形体作为变形驱动装置，所述充气/充液变形体膨胀后产生变形驱动，如图10所示。0102实施例80103一个具有方向异形的永磁摆动体如椭圆型永磁体，在如图11的两个或一个电磁铁作用下，可以产生电磁吸/斥力作用下的往复摆动。当蒙皮与摆动体上外沿面接触时，永磁摆动体摆动过程中在Z方向的位置变化将产生Z的驱动位移，而驱动蒙皮突起变形。该变形量可以通过给两个电磁铁。
39、同时施加相应电流信号调节。同时，驱动到位后永磁摆动体一端与电磁铁接触，电磁铁断电，永磁摆动体的永磁吸力作用，使其驱动位置保持，而实现驱动位置自锁保持。0104包括方向异形永磁摆动体，与桨叶结构框体固联的转轴，设置于永磁摆动体两端的电磁铁，电磁铁与桨叶结构框体固联。0105实施例90106本实施例提供了一种利用实施例1至7中任一项所述的桨叶装置形成的桨叶系统，包括额定发电功率闭环控制系统、桨叶装置振动控制系统、驱动控制及功率放大器以及上述桨叶装置，其中，所述额定发电功率闭环控制系统和桨叶装置振动控制系统分别通过驱动控制器及功率放大器与桨叶装置相连接，如图11所示。0107进一步地，所述额定发电功。
40、率闭环控制系统包括发电功率检测传感器、额定发电功率比较器和发电功率控制算法器，其中，所述发电功率检测传感器与额定发电功率比较器相连接，所述额定发电功率比较器与发电功率控制算法器相连接，所述发电功率控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控制器及功率放大器与桨叶装置的变形说明书CN104295444A118/10页12驱动装置相连接。0108进一步地，所述桨叶装置振动控制系统包括振动检测传感器、振动信号比较器和装置振动控制算法器，其中，所述振动检测传感器与振动信号比较器相连接，所述振动信号比较器与装置振动控制算法器相连接，所述装置振动控制算法器与驱动控制器及功率放大器相连接，所述驱动控。
41、制器及功率放大器与桨叶装置的变形驱动装置相连接。0109进一步地，所述振动检测传感器设置于桨叶装置的外部廓形面上。0110本实施例提供的具有局部廓形变形功能的桨叶系统，其控制方法，包括如下任一个或任多个步骤0111步骤A，额定发电功率闭环控制；0112步骤B，桨叶装置振动控制。0113进一步地，所述额定发电功率闭环控制过程包括0114步骤1，通过发电功率检测传感器，对风机发电系统通过桨叶装置运动产生的电流进行实时监控；0115步骤2，通过额定发电功率比较器，将风机发电系统期望发电功率的对应信号作为参考信号与实际发电功率检测传感器检测出的实时发电功率信号进行比较，并将两个信号的差值标定为一个电信。
42、号送入发电功率控制算法器；0116步骤3，发电功率控制算法器，根据额定发电功率比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风速下，桨叶装置需要调整的桨叶升阻比系数，并将计算结果对应产生一个发电功率调整量值的期望桨叶变形程度的驱动信号，送入驱动控制及功率放大器，进而驱动桨叶装置产生外部廓形变形；0117步骤4，发电功率控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，送出对应强电信号至结构可变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，使。
43、桨叶对应接触的表面结构构型产生被驱动变形。0118进一步地，所述桨叶装置振动控制过程包括0119步骤一，通过振动检测传感器，对桨叶装置局部所受到的时变气动载荷进行实时加速度检测的传感器，并通过对加速度的检测同时得到所受的局部时变/交变风载荷变化力，获得振动信号；0120步骤二，通过振动信号比较器，将风机发电系统标定部位所承受的预警振动加速度信号作为振动参考信号与振动检测传感器检测出的实时振动信号进行比较，并将两个信号的差值标定为一个电信号送入装置振动控制算法器；0121步骤三，装置振动控制算法器，根据振动信号比较器送入的电信号实时计算在当前风机发电系统和风力下，桨叶装置需要调整或降低桨叶装置表。
44、面升力和/或阻力差，即合力，进而降低桨叶装置振动和/或传递到风机发电系统敏感结构上的振动；将计算结果对应产生一个振动减振量值的期望桨叶装置变形程度的驱动信号，送入驱动控制器及功率放大器；0122步骤四，装置振动控制算法器实时计算出期望桨叶装置局部变形程度对应的变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当变形驱动装置说明书CN104295444A129/10页13达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过驱动控制器及功率放大器，送出对应强电信号至变形驱动装置，使变形驱动装置产生驱动输出位移/力，进而使桨叶装置对应接触的外部廓形产生被动驱动变形，实现桨叶装置受力、加。
45、速度及振动的实时控制。0123在本实施例中01241、振动检测传感器可以为具有3或6个自由度坐标的风力传感器；01252、振动检测传感器设置为阵列结构，检测表面压力和升阻比，对应发电功率和振动，驱动驱动器进行控制0126具体为0127发电功率检测传感器是一种可以对发电电流进而通过计算功率进行实时检测的电流检测传感器；额定点功率比较器是能将风机期望发电功率的对应信号作为参考信号与实际电流传感器检测出对应的实时发电功率信号进行比较的电子信号处理器件；经比较后，两个信号的差值标定为一个电信号送入发电功率控制算法器。发电功率控制算法器是一个可以根据实际发电功率与额定功率的差值电信号即比较器送入的电信号。
46、而实时计算在当前风机发电系统和风速下，风机桨叶需要调整的风机桨叶升阻比系数的一套计算数学模型，该模型的计算结果将产生一个对应发电功率调整量值的期望桨叶变形程度的驱动信号，送入驱动控制器。该驱动控制器可以实时计算出期望桨叶局部变形程度对应的结构可变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当结构可变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过功率放大器，送出对应强电信号至结构可变形驱动装置，是该装置产生驱动输出位移/力，使桨叶对应接触的表面结构构型产生被驱动变形。0128该变形及其变形程度，将实时影像桨叶表面的升力和阻力，即桨叶升力系数得到实时控制。这样，可。
47、使风机转速得到一定范围调整，从而可以实现风机发电功率的稳定性控制。0129对于风机结构振动控制环节，在风机桨叶上安装有振动加速度传感器也可以同时在桨叶上分散布置传感器，而得到整个桨叶表面或结构的振动特征信号。发振动加速度传感器是一种可以对桨叶局部所受到的时变气动载荷进行实时加速度检测的传感器，通过对加速度的检测可同时得到所受的局部时变/交变风载荷变化力，从而获得振动信号。振动信号比较器是能将风机结构标定部位所承受的预警振动加速度信号作为振动参考信号与振动加速度传感器检测出对应的实时振动信号进行比较的电子信号处理器件；经比较后，两个信号的差值标定为一个电信号送入装置振动控制算法器。装置振动控制算。
48、法器是一个可以根据实际振动信号与额定预警振动信号的差值电信号即振动信号比较器送入的电信号而实时计算在当前风机结构系统振动传递模型和风力下，风机桨叶需要调整或降低风机桨叶表面升、阻力差合力，从而降低桨叶振动活或传递到风机敏感结构上的振动的一套计算数学模型。该模型的计算结果将产生一个对应振动减振量值的期望桨叶变形程度的驱动信号，送入驱动控制器。该驱动控制器可以实时计算出期望桨叶局部变形程度对应的结构可变形驱动装置的驱动输出位移和输出力，并通过在线辨识数学模型实时计算出当结构可变形驱动装置达到所需要驱动位移和驱动力时的指令信号，然后通过功率放大器，送出对应强电信号至结构可变形驱动装置，使该装置产生驱。
49、动输出位移/力，使桨叶对应接触的表面结构构型产生被驱动变形。该变形及其变形程度，将实时影像桨叶表面说明书CN104295444A1310/10页14的升、阻合力，即桨叶的受力和加速度/振动能得到实时控制。0130对于以上关于发电功率控制系统和振动控制系统，在工作时，可以根据优先级和工况独立运行或者组合运行。0131本实施例的关键环节为桨叶装置风载荷升、阻合力调控的桨叶结构廓形可变形驱动装置。它能够通过接收控制指令产生的激励电信号而产生有助于风机发电功率稳定和/或风机结构振动缓解的驱动行为。0132根据被控制蒙皮的面积、结构或位置变化，所使用的变形驱动装置可以是一个以上单体变形驱动装置的组合或阵列，通过对这些变形驱动装置有时序的单个驱动，或串、并联同时驱动而实现大蒙皮结构的驱动。0133以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。说明书CN104295444A141/5页15图1说明书附图CN104295444A152/5页16图2图3图4图5图6图7说明书附图CN104295444A163/5页17图8说明书附图CN104295444A174/5页18图9图10说明书附图CN104295444A185/5页19图11图12说明书附图CN104295444A1。