퍼지 기반 LQR 및 H∞ 강건 피치 제어 연구

Fuzzy LQR and H∞ Robust Pitch Control for Wind Turbines

연구 내용

변동·비선형 및 센서 노이즈 조건에서 풍력터빈의 회전 속도와 추력 변동을 저감하는 퍼지 기반 LQR/H∞ 피치 제어 연구

풍력터빈의 피치 시스템에 대해 제어 정확도와 구조 하중 저감을 동시에 달성하기 위한 강건 제어 기법을 연구합니다. 퍼지 논리를 결합한 LQR 제어로 운전 영역 전환 및 정격 출력 구간에서 타워 진동과 출력 편차를 줄이는 방법을 검증합니다. 또한 비선형성과 불확실성을 반영하여 H∞-fuzzy 및 H∞ 피치 제어를 설계하고, 동적 시뮬레이션과 풍동 실험을 통해 로터 속도 표준편차와 피로 하중 지표의 개선을 확인합니다. 제어 루프 구성과 센서 잡음, 피치 시스템 고장 상황에서도 성능이 유지되도록 적응성과 강건성을 설계 차별성으로 확보합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기에는 가변속·가변피치 풍력터빈을 대상으로 퍼지 논리 기반 LQR 제어를 설계하고, 과도 구간과 정격 출력 구간에서 PI 제어 대비 구조 안정성과 발전 성능 개선 가능성을 시뮬레이션과 풍동 실험으로 검증했습니다. 이후에는 정격 출력 구간에서 H∞를 피치 제어 루프에 적용하는 방식으로 로터 속도 및 전기적 출력 변동의 저감을 목표로 연구를 확장했습니다. 최근에는 불확실성과 비선형성을 포함한 조건에서 H∞-fuzzy 제어를 구성하고, PLC 기반 제어 시스템과 센서를 통해 피치 시스템 고장 및 단일 블레이드 피치 실패 상황에서도 제어 성능이 유지되는지를 실험적으로 확인하는 단계로 진행했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

정격 출력 구간 로터 속도 변동 저감 제어
피치 시스템 센서 노이즈 대응 제어
피로 하중 저감 기반 구조 건전성 확보
피치 고장 상황 적응형 제어 로직
대형 풍력터빈 제어기 성능 검증 플랫폼
비선형 모델 기반 강건 제어 설계 방법
풍동 및 HILS 기반 제어 검증 체계
IEC 운전조건 하 성능 보장 제어
타워 진동 저감 제어를 통한 유지보수 최적화
추력 변동 기반 피치 제어 튜닝 전략