(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、
１次遅れの動特性を持つ前記発電機のトルクを操作する操作部と、
状態変数に基づき前記操作部を通して前記トルクの基本制御を行う発電機トルク基本制御部と、
状態変数に基づき前記基本制御に付加的なスライディングモード制御を行う発電機トルク付加制御部とを備え、
前記スライディングモード制御は、モデル化誤差に関わる全てのパラメータが前記操作部への入力の係数行列のレンジスペースに配置されるように状態方程式を規定して定式化される
ことを特徴とする発電機制御システム。
【請求項２】
外乱が前記入力の係数行列のレンジスペースに配置されることを特徴とする請求項１に記載の発電機制御システム。
【請求項３】
前記発電機トルク基本制御部がＰＩ制御を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク駆動系を備え、トルク制御を通して発電機出力等の変動抑制を行う発電機制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば風力発電装置のドライブトレインは、風車の翼、回転軸、増速機、発電機等で構成される。ドライブトレインは、諸条件によりねじり振動を発生することがあり、このとき、回転数、トルク、出力等に大きな変動が生じ、機械装置としての損傷あるいは寿命の低下、電力系統への悪影響があり得る。このような問題を回避するためＰＩ制御などを通して発電機トルクを制御して回転数や出力の変動を抑えることが行われている（非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】"Wind Energy Handbook", WILEY, p. 488
【非特許文献２】「風力発電設備支持物構造設計  指針・同解説」２０１０年度版、ｐ．１３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なＰＩ制御等を用いても変動抑制に対して一定の効果はあるが、制御系の設計におけるモデル誤差や、風の乱流等の様々な外乱要因により、必ずしも振動抑制効果が十分でないことがある。モデル誤差や外乱の影響を抑える方法としては、いわゆるロバスト性を持つスライディングモード制御（ＳＭＣ）の適用が考えられる。しかし、制御力を発生する操作部（発電機トルク駆動系）に１次遅れ等の動特性がある場合、ＳＭＣのロバスト性は必ずしも有効に働かない。
【０００５】
本発明は、発電装置のモデル誤差および発電機の操作部の動特性に対してロバスト性を有する発電機制御システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発電機制御システムは、発電機と、１次遅れ等の動特性を持つ発電機のトルクを操作する操作部と、状態変数に基づき操作部を通してトルクの基本制御を行う発電機トルク基本制御部と、状態変数に基づき基本制御に付加的なスライディングモード制御を行う発電機トルク付加制御部とを備え、スライディングモード制御は、モデル化誤差に関わる全てのパラメータが操作部への入力の係数行列のレンジスペースに配置されるように状態方程式を規定して定式化されることを特徴としている。
【０００７】
スライディングモード制御の定式化において、外乱も入力の係数行列のレンジスペースに配置されることが好ましく、発電機トルク基本制御部はＰＩ制御を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発電装置のモデル誤差および発電機の操作部の動特性に対しロバスト性を有する発電機制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の発電機制御システムを搭載した風力発電装置の制御ブロック線図である。
【図２】第２実施形態の発電機トルク付加制御部の構成を示す制御ブロック線図である。
【図３】無制御（比較例１）、基本方式（比較例２）、関係式統合方式（実施例１）、直接相殺方式（実施例２）の過渡応答における変位ｘの変化を示すグラフである。
【図４】比較例１、２、実施例１、２の各々に単一の正弦波外乱を与えたときの変位ｘの変化を示すグラフである。
【図５】モデルシステムのパラメータを設計値から変化させたときの、比較例１、２、実施例１、２における過渡応答、外乱応答における変位ｘの変化を示すグラフをまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の発電機制御システムを搭載した風力発電装置の制御ブロック線図である。
【００１１】
本実施形態の風力発電装置１０は、風車翼１２の回転力を発電機１６へと伝達するドライブトレイン１１を備える。ドライブトレイン１１は、例えば風車翼１２、低速軸１３、増速機１４、高速軸１５、発電機１６を備え、風車翼１２の回転は低速軸１３、増速機１４を介して増速され、高速軸１５を介して発電機１６に伝達される。また風力発電装置１０は、例えば発電機１６のロータ軸回転数に基づき発電機１６のトルク制御を行い、出力変動を抑える発電機トルク制御部１７と、ロータ軸回転数に基づき、翼ピッチ角の例えばＰＩ演算を含むピッチ角基本制御を行う翼ピッチ基本制御部１８とを備える。
【００１２】
発電機トルク制御部１７は、例えばロータ軸回転数に基づきＰＩ制御を行う発電機トルク基本制御部１９と、ドライブトレイン１１の状態変数（回転数など）に基づきスライディングモード制御（ＳＭＣ）を行う発電機トルク付加制御部２０とを備える。発電機トルク基本制御部１９からの出力ｕPIと発電機トルク付加制御部２０の出力ｕは加算され、例えば発電機トルク駆動系の操作部２１に入力され、発電機１６のトルクが制御される。操作部２１は、その動特性として１次遅れを含み、入力（ｕPI＋ｕ）は１次遅れを含む入力ｑに変換された後、係数ｂを介して制御系へ入力される。なお、発電機トルク基本制御部１９からの出力ｕPIは、非特許文献２等に示されている既知の方式で算出されるので、以下ではｕPIの記述を省略する。また、発電機トルク付加制御部２０において、必要な状態変数は例えばオブザーバ（図示せず）を通して算出される。
【００１３】
次にスライディングモード制御を行う発電機トルク付加制御部２０における第１実施形態の制御方式（関係統合方式）について説明する。
【００１４】
ドライブトレイン１１に発生する捩り振動の単純化された力学モデルは、調和振動に速度に比例する抵抗力を発生する減衰項を付加したものとして表される。このときドライブトレイン１１の力学モデルに、ＰＩ制御を行う発電機トルク基本制御部１９の比例項、積分項を含ませた運動方程式は、変位ｘに対して下記（１）式で表される。
ｍ・ｄ2ｘ／ｄｔ2＋ｃ・ｄｘ／ｄｔ＋ｋ・ｘ＋ｋＩ・∫ｘｄｔ＝ｂ・ｑ＋ｆd  （１）
【００１５】
ここで、ｔは時間であり、左辺第１項は質量項、第２項は減衰項、第３項は発電機トルク基本制御部１９の変位ｘに対するＰ制御を含めた剛性項、第４項は発電機トルク基本制御部１９の変位ｘに対するＩ制御の積分項である。また、ｍは質量係数、ｃは減衰係数、ｋは剛性係数、ｋＩは積分ゲインである。また、右辺第１項は、制御系への１次遅れを含む入力項、第２項ｆdは外乱項である。
【００１６】
一方、制御入力ｕと時定数ＴEの一次遅れを含む制御入力ｑの関係は、下記（２）式で表される。
ｑ＋ＴE・ｄｑ／ｄｔ＝ｕ        （２）
【００１７】
（１）式および（２）式をラプラス変換して複素数ｓの領域で表し、Ｑ＝Ｌ[q]（Ｌ［・］はラプラス変換）を消去して両式を統合すると
（ｍ・ｓ2＋ｃ・ｓ＋ｋ＋ｋＩ／ｓ）（ＴE・ｓ＋１）Ｘ
＝ｂ・Ｕ＋（ＴE・ｓ＋１）ｆd    （３）
が得られる。ただしＸ＝Ｌ［ｘ］、Ｕ＝Ｌ［ｕ］。
そして（３）式を逆変換すると変位ｘに関する３階の微分方程式
（ｍ・ＴE）ｄ3ｘ／ｄｔ3＋（ｍ＋ｃ・ＴE）ｄ2ｘ／ｄｔ2
＋（ｃ＋ｋ・ＴE）ｄｘ／ｄｔ＋（ｋ＋ｋＩ・ＴE）ｘ
＋ｋＩ・∫ｘｄｔ＝ｂ・ｕ＋ｍ・ＴE・ｆdd              （４）
が得られる。なお、ここでｆdd＝ｆd・（ＴE・ｄｘ／ｄｔ＋１）であるが、以下これを修正された外乱として新たに定義する。
【００１８】
ここで（４）式における∫ｘｄｔ、ｘ、ｄｘ／ｄｔ、ｄ2ｘ／ｄｔ2を状態変数とし、状態ベクトルをξ＝（∫ｘｄｔ，ｘ，ｄｘ／ｄｔ，ｄ2ｘ／ｄｔ2）Tとすると（右肩のＴは転置を表す）、（４）式の微分方程式は、次の状態方程式で定式化される。
ｄξ／ｄｔ＝Ａ・ξ＋Ｂ・ｕ＋Ｈ・ｆdd                        （５）
ここで行列Ａ、Ｂ、Ｈは、
【数１】
0006484506.tif 000002
【数２】
0006484506.tif 000003
である。
【００１９】
スライディングモード制御では、状態空間内の所定の平面（超平面）を切換超平面として制御入力ｕを切り換える。切り換えは、切換関数σ（ξ）により規定される。状態空間の状態ベクトルをξ＝（ξ１，ξ２，ξ３，ξ４）Tとし、切換超平面をＳ＝（ｓ０，ｓ１，ｓ２，１）とすると、切換超平面Ｓによる切り換え領域は、切換関数σ（ξ）＝Ｓ・ξの符号により規定される。すなわち、σ（ξ）＞０となる領域とσ（ξ）＜０となる領域で制御入力ｕが切り替えられ、σ（ξ）＝０となる切換超平面Ｓ上ではスライディングモードとなる。状態変数が切換超平面Ｓに到達すると、状態軌道は同面内に拘束され、滑り状態となる。
【００２０】
システムにスライディングモードが存在するとき、その切換入力を連続的な入力で置き換えた等価制御入力ｕEQは、状態軌道が切換超平面Ｓ内に拘束されるための必要条件σ・ｄσ／ｄｔ＜０、およびｄξ／ｄｔ＝Ａ・ξ＋Ｂ・ｕから、
ｕEQ＝−（Ｓ・Ｂ）-1・Ｓ・Ａ・ξ          （８）
として求められる。このときシステムの制御入力ｕは、連続関数である線形の状態フィードバック項に対応するｕEQと、不連続関数である非線形のフィードバック項ｕNL＝−（Ｓ・Ｂ）-1・η・Ｓ・ξ／｜Ｓ・ξ｜の和として表される。なお、ここでηは収束速度、チャタリング等を考慮して決定される定数またはξ、ｔ等の関数であり、｜・｜はノルムを表す。
【００２１】
これらのことから、発電機トルク付加制御部２０から出力される制御入力（ＳＭＣ制御則）ｕは、
ｕ＝ｕEQ＋ｕNL
＝−（Ｓ・Ｂ）-1｛Ｓ・Ａ・ξ＋η・Ｓ・ξ／（｜Ｓ・ξ｜＋δ）｝      （９）
とされる。ただし、ここでδは不連続性を緩和するために付加される緩和項である。
【００２２】
次に、切換超平面Ｓ、すなわち（９）式におけるＳ＝（ｓ０，ｓ１，ｓ２，１）の設定方法について説明する。（５）式の外乱を除いた線形システムにおいて、入力ｕを（８）式の等価制御入力ｕEQに置き換えると、
ｄξ／ｄｔ＝Ａ・ξ＋Ｂ・ｕEQ
＝（Ｉ−Ｂ・（Ｓ・Ｂ）-1・Ｓ）Ａ・ξ      （１０）
となる（ここでＩは単位行列である）。すなわち、スライディングモードにおいて本システムは、入力項のない線形システム
ｄξ／ｄｔ＝ＡEQ・ξ                      （１１）
ＡEQ＝（Ｉ−Ｂ・（Ｓ・Ｂ）-1・Ｓ）Ａ      （１２）
として表される。
【００２３】
Ｓ＝（ｓ０，ｓ１，ｓ２，１）および（６）、（７）式におけるＡ、Ｂの値を（１２）式に代入して等価スライディングモードシステムＡEQの成分を求めると、
【数３】
0006484506.tif 000004
となる。すなわち、等価スライディングモードシステムＡEQには、ドライブトレイン１１のパラメータｍ、ｃ、ｋおよび操作部２１の時定数ＴEを含まず、本方法により実現されるスライディングモードでは、ドライブトレイン１１のモデル化誤差および操作部２１の１次遅れの影響を受けない。すなわち、本実施形態の制御入力（ＳＭＣ制御則）ｕを用いたシステムでは、ドライブトレインのモデル化誤差、操作部の１次遅れ等に関わるパラメータに対してロバスト性を示す。
【００２４】
ここで、等価スライディングモードシステムＡEQからなるシステム（（１１）式）の特性方程式は、｜λ・Ｉ−ＡEQ｜＝０から
λ・（λ3＋ｓ２・λ2＋ｓ１・λ＋ｓ０）＝０      （１４）
となる。固有値の決め方は種々あるが、例えば適当な３つの実数値−ｐ１、−ｐ２、−ｐ３（ｐ１，ｐ２，ｐ３＞０）に配置すると、ｓ０、ｓ１、ｓ２は、
ｓ０＝ｐ１・ｐ２・ｐ３
ｓ１＝ｐ１・ｐ２＋ｐ２・ｐ３＋ｐ３・ｐ１          （１５）
ｓ２＝ｐ１＋ｐ２＋ｐ３
として求められる。
【００２５】
以上のように、本発明の第１実施形態によれば、発電装置のドライブトレインの運動方程式と発電機トルク制御部の動特性とを統合し、システム由来のパラメータ（ｍ、ｃ、ｋ、ＴEなど）を全て入力ｕの係数行列ＢのレンジスペースＲａｎｇｅ（Ｂ）に配置できるので、モデル化誤差、操作部の動特性（１次遅れ）に関してロバスト性を備えるスライディングモード制御を実現できる。また、外乱項（Ｈ・ｆdd）に関しても、Ｂのレンジスペースに存在することになるので、スライディングモードにおいて本システムは外乱の影響を受けない。
【００２６】
次に、図２を参照して、第２実施形態の風力発電装置の制御について説明する。図２は、図１の発電機トルク付加制御部２０の第２実施形態における構成を示す制御ブロック線図である。第２実施形態では、発電装置のドライブトレインの運動方程式に対してのみスライディングモード制御（ＳＭＣ）３０を適用し、操作部２１の動特性である１次遅れに対しては、スライディングモード制御３０の後段に配置され、この１次遅れを直接相殺する直接相殺伝達関数３１によりその影響を排除する。
【００２７】
すなわち、第２実施形態のスライディングモード制御３０では、（１）式における∫ｘｄｔ、ｘ、ｄｘ／ｄｔを状態変数とする。状態ベクトルをξ＝（∫ｘｄｔ，ｘ，ｄｘ／ｄｔ）Tとすると、（１）式の微分方程式は、次の状態方程式で定式化される。
ｄξ／ｄｔ＝Ａ・ξ＋Ｂ・ｕ＋Ｈ・ｆd                        （１６）
ここで行列Ａ、Ｂ、Ｈは、
【数４】
0006484506.tif 000005
【数５】
0006484506.tif 000006
である。
【００２８】
Ｓ＝（ｓ０，ｓ１，１）とするとともに、（１７）、（１８）式を（９）式に代入すると、スライディングモード制御３０から出力される制御入力ｕが求まる。また（１２）式に代入するとスライディングモード制御３０の等価スライディングモードシステムＡEQが求まる。同ＡEQのシステムの特性方程式に対して、極配置する実根−ｐ１、−ｐ２（ｐ１，ｐ２＞０）とすると、
ｓ０＝ｐ１・ｐ２
ｓ１＝ｐ１＋ｐ２            （１９）
が求められる。
【００２９】
また、操作部２１の１次遅れ特性、１／（ＴE・ｓ＋１）を相殺する直接相殺伝達関数３１の伝達関数Ｇ（ｓ）は、分母を２次式とし、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）特性を持たせたもので、
Ｇ＝Ｇdc・（ＴE・ｓ＋１）／｛（ｓ／ｗdc）2＋２・ζdc／ｗdc・ｓ＋１｝  （２０）
とされる（Ｇ＝Ｇ（ｓ））。なお、Ｇdcは適宜設定される係数であり、角周波数ｗdc（＝２・π・ｆdc）は、ローパスフィルタのカットオフ周波数に対応する。
【００３０】
すなわち、スライディングモード制御（ＳＭＣ）３０からの制御入力ｕは、直接相殺伝達関数３１の伝達関数Ｇにより修正制御入力ｕt＝Ｇ・ｕに変換され、ＰＩ制御を行う発電機トルク基本制御部１９からの出力とともに操作部２１に入力される。
【００３１】
以上の構成により、第２実施形態では、ドライブトレインの運動方程式と外乱とからなるシステムに対してのみスライディングモード制御を適用し、操作部の動特性に対しては、これを直接相殺する伝達関数を用いる。すなわち、モデル化誤差に対するロバスト性は、スライディングモード制御により確保し、操作部の動特性に対するロバスト性は、動特性を相殺するための伝達関数により確保する。これにより、モデル化誤差および操作部の動特性に対して高いロバスト性を有する制御を実現できる。
【実施例】
【００３２】
次に、第１実施形態に対応する実施例１（関係式統合方式）、第２実施形態に対応する実施例２（直接相殺方式）、無制御状態の比較例１、従来の方式（基本方式）で設計されたスライディングモード制御を用いた比較例２のシミュレーション結果を参照して、本実施形態の効果について説明する。
【００３３】
シミュレーションは何れも（１）式の運動方程式で表されるマスばねダンパ振動系と（２）式の１次遅れの操作部動特性を備える同一のモデルシステムに対して実施された。なお、比較例２の従来の方式で設計されるスライディングモードでは、状態ベクトルはξ＝（∫ｘｄｔ，ｘ，ｄｘ／ｄｔ，ｑ）Tとされ、（１）式、（２）式は、次の状態方程式で定式化された。
ｄξ／ｄｔ＝Ａ・ξ＋Ｂ・ｕ＋Ｈ・ｆd                        （２１）
ここで行列Ａ、Ｂ、Ｈは、
【数６】
0006484506.tif 000007
【数７】
0006484506.tif 000008
である。
【００３４】
また、このときの等価システムＡEQは、切換超平面Ｓ＝（ｓ０，ｓ１，ｓ２，１）、固有値を−ｐ１、−ｐ２、−ｐ３（ｐ１，ｐ２，ｐ３＞０）に配置して、
【数８】
0006484506.tif 000009
であり、
ｓ０＝（ｐ１・ｐ２・ｐ３−ｋＩ／ｍ）・ｍ／ｂ
ｓ１＝（ｐ１・ｐ２＋ｐ２・ｐ３＋ｐ３・ｐ１−ｋ／ｍ）・ｍ／ｂ      （２５）
ｓ２＝（ｐ１＋ｐ２＋ｐ３−ｃ／ｍ）・ｍ／ｂ
である。
【００３５】
各シミュレーションにおいてシステムの各パラメータの値は以下の値（設計値）に設定された。
ｍ＝３．５１８ｅ＋５（ｋｇ）、    ｃ＝ｃ０＝２．６５ｅ＋４（Ｎｓ／ｍ）
ｋ＝ｋ０＝５．００ｅ＋６（Ｎ／ｍ）、    ｋＩ＝０
ＴE＝ＴE0＝０．３（ｓ）、    ｂ＝３．５１８ｅ＋５
ｆd＝ａｄ１・ｓｉｎ（ω・ｔ）
ａｄ１＝３．３ｅ＋５（Ｎ）、    ω＝２・π・ｆｄ１、    ｆｄ１＝０．３（Ｈｚ）
ｐ１＝ｐ２＝ｐ３＝１．５（ｒａｄ／ｓ）
η＝１０、    δ＝０．１
ｆdc＝１０（Ｈｚ）、    Ｇdc＝１、    ζdc＝√２／２
【００３６】
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ無制御の比較例１、基本方式の比較例２、関係式統合方式の実施例１、および直接相殺方式の実施例２の過渡応答（時刻０で変位と加速度に初期値を与えたもの）における変位ｘの変化を示すグラフである。
【００３７】
図３（ａ）に示されるように、無制御の場合、減衰比が１％しかなく、減衰の悪い波形であった。これに対し、スライディングモード制御を適用した比較例２の基本方式、実施例１の関係式統合方式、実施例２の直接相殺方式では、いずれの方式でも変位は振動的挙動を示すことなく速やかに０に収束した。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｄ）は、比較例１、２、実施例１、２の各々に単一の正弦波外乱を与えたときの変位ｘの変化を示すグラフである。正弦波外乱を印加した場合、図４（ａ）に示されるように比較例１（無制御）では外乱周波数０．３Ｈｚの大きな応答が一定振幅に近づき、固有周波数の０．６Ｈｚの過渡応答も含まれていた。次に図４（ｂ）の比較例２（基本方式）のスライディングモード制御では、大きな応答振幅が残った。一方、図４（ｃ）の実施例１（関係式統合方式）や、図４（ｄ）の実施例２（直接相殺方式）では、十分に応答振幅が抑えられ、外乱に対し高いロバスト性が示された。
【００３９】
図５は、モデルシステムの剛性係数ｋ、減衰係数ｃ、時定数ＴEを設計値から変化させたときの、比較例１、２、実施例１、２における過渡応答、外乱応答における変位ｘの変化を示すグラフをまとめて示した表である。図５には、上段から（ａ）比較例１（無制御）、（ｂ）比較例２（基本方式）、（ｃ）実施例１（関係式統合方式）、（ｄ）実施例２（直接相殺方式）に対応するシミュレーション結果が示される。また、最も左側の２列には、比較のため、図３、図４に対応する各グラフが示され、中央左側の２列には、剛性係数ｋの値を設計値ｋ０の８割にした場合、中央右側の２列には減衰係数ｃの符号を反転させ負減衰とした場合、最も右側の２列には、１次遅れの時定数ＴEを２倍にした場合のシミュレーション結果が示される。なお、各方式に対応する対となる列の左列に過渡応答における変位ｘの変化、右列に外乱応答における変位ｘの変化が示される。
【００４０】
まず、中央左側２列に示される剛性係数ｋの値を変化させた場合、（ｂ）の基本方式（比較例２）では、固有値が０．１４Ｈｚに変化し、外乱応答ではこの周波数での振動が大きい状態で減衰されなかった。また過渡応答もやや大きかった。（ｃ）の関係式統合方式（実施例１）および（ｄ）の直接相殺方式（実施例２）では、設計値ｋ０のときと変位ｘの挙動はほとんど変わらなかった。
【００４１】
次に、中央右側２列に示される減衰係数ｃの符号を反転させ負減衰にした場合、（ａ）無制御（比較例１）では、当然のことながら変位ｘは過渡応答、外乱応答の何れにおいても発散した。一方、スライディングモード制御を用いた（ｂ）の基本方式（比較例２）、（ｃ）の関係式統合方式（実施例１）、（ｄ）の直接相殺方式（実施例２）では、過渡応答に関しては、正の減衰である設計値ｃ０のときとあまり変わらず、変位ｘは直ちに０に収束した。しかし、外乱応答に関しては、（ｃ）の関係式統合方式（実施例１）および（ｄ）の直接相殺方式（実施例２）では、変位ｘは、設計値ｃ０のときと殆ど変らない変化を示したが、（ｂ）の基本方式（比較例２）では、外乱応答は大きいものとなった。
【００４２】
最も右側の２列に示される１次遅れの時定数ＴEを２倍にした場合、剛性係数ｋ、減衰係数ｃのモデル化誤差の場合と同様に、スライディングモード制御を用いた（ｂ）の基本方式（比較例２）、（ｃ）の関係式統合方式（実施例１）、（ｄ）の直接相殺方式（実施例２）では、何れも過渡応答は問題なかったが、（ｂ）の基本方式（比較例２）における外乱応答が大きいままであった。
【００４３】
以上のシミュレーションから、操作部に１次遅れの動特性のある場合、従来の状態方程式表現でスライディングモード制御を定式化した比較例２の基本方式では、過渡応答（非ゼロの初期条件を与えたときの応答）は概ね良好であるが、周期外乱を与えた応答は抑制できなかった。一方、本発明の方式で状態を定義し直した実施例１の関係式統合方式、および実施例２の１次遅れを直接相殺する伝達関数を挿入した方式では、何れも良好な変位応答が得られた。
【００４４】
第１、第２実施形態は、モデル化誤差や操作部の１次遅れなどの動特性への対応に加え、システムのｍ、ｃ、ｋ、ＴEなどのパラメータの経時的な変化に対しても同様にロバスト性を示す。また、本実施形態では説明の便宜上、簡単なマスばねダンパ振動モデルを用いて説明を行なったが、力学系モデルはこれに限定されるものではなく、状態変数の数等も本実施形態に限定されるものではない。
【００４５】
なお、発電機制御システムは、発電機と、１次遅れ等の動特性を持つ発電機のトルクを操作する操作部と、状態変数に基づき操作部を通してトルクの基本制御を行う発電機トルク基本制御部と、状態変数に基づき基本制御に付加的なスライディングモード制御を行う発電機トルク付加制御部とを備える。発電機トルク付加制御部において、スライディングモード制御は、例えばモデル化誤差に関わる全てのパラメータが操作部への入力の係数行列のレンジスペースに配置されるように状態方程式を規定して定式化される。また例えば、発電機トルク付加制御部は、操作部の動特性を相殺する伝達関数を含む。
【符号の説明】
【００４６】
１０  風力発電装置
１１  ドライブドレイン
１６  発電機
１７  発電機トルク制御部
１９  発電機トルク基本制御部
２０  発電機トルク付加制御部（ＳＭＣ）
２１  操作部
【図１】
0006484506.tif 000010
【図２】
0006484506.tif 000011
【図３】
0006484506.tif 000012
【図４】
0006484506.tif 000013
【図５】
0006484506.tif 000014