CN115163406B - 一种尾缘襟翼控制方法、装置及尾缘襟翼驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种尾缘襟翼控制方法、装置及尾缘襟翼驱动机构，其中，尾缘襟翼控制方法包括：获取尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；基于叶片载荷、来流风速和来流风向，计算得到尾缘襟翼的目标摆动角度；基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定目标摆动角度对应的目标电机运行参数；控制电机按照目标电机运行参数运行，以控制尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。通过令尾缘襟翼的摆动角度达到目标摆动角度，调节机翼表面的压力分布，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片载荷的有效调控。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种尾缘襟翼控制方法、装置及尾缘襟翼驱动机构。
背景技术
为了充分利用风能、降低度电成本、增强风电竞价能力，大型化是风电机组发展的必然方向。随着风力机尺寸的增大，叶片柔性和惯性随之增加，叶片载荷也将同时变得更加复杂多变且分布更加不均匀，因此，为推动风力机大型化，需要对叶片载荷进行降载处理。
尾缘襟翼是风电领域前沿的主动控制技术，具有响应快、惯性小、局部可调等优势，通过在叶片局部翼型段安装尾缘襟翼，主动驱动尾缘襟翼进行翼型弯度的增大或减小，调节翼型表面压力分布，进而实现对叶片气动性能的主动调控，改善叶片气动载荷。风力机尾缘襟翼驱动机构设计是尾缘襟翼控制系统实现的关键技术之一，尾缘襟翼驱动器常内置于叶片内，要求紧凑可靠，设计难度较大。现有风力机尾缘襟翼的偏转调节装置采用皮带传动、杠杆传动、蜗轮蜗杆传动等方式，但这些方式存在打滑、传动精度低的问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的风力机尾缘襟翼的偏转调节装置存在打滑、传动精度低，导致无法对叶片载荷进行有效调控的缺陷，从而提供一种尾缘襟翼控制方法、装置及尾缘襟翼驱动机构。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种尾缘襟翼控制方法，应用于尾缘襟翼驱动机构，所述尾缘襟翼驱动机构包括电机，其中，所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动，所述方法包括：
获取所述尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；
基于所述叶片载荷、所述来流风速和所述来流风向，计算得到所述尾缘襟翼的目标摆动角度；
基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定所述目标摆动角度对应的目标电机运行参数；
控制所述电机按照所述目标电机运行参数运行，以控制所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。
可选地，所述尾缘襟翼驱动机构还包括电机输出轴，其中，所述电机输出轴的第一端与所述电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，所述电机运行参数与摆动角度的关系为所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系。
可选地，所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系通过如下方式构建：
获取所述电机输出轴在最小伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第一摆动角度，以及所述电机输出轴在最大伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第二摆动角度，其中，所述第一摆动角度小于所述第二摆动角度；
基于所述最小伸缩长度、所述最大伸缩长度、所述第一摆动角度和所述第二摆动角度，计算伸缩长度和摆动角度间的传递系数，所述传递系数包括第一传递系数和第二传递系数；
基于所述第一传递系数和所述第二传递系数，构建所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的函数关系。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种尾缘襟翼控制装置，应用于尾缘襟翼驱动机构，所述尾缘襟翼驱动机构包括电机，其中，所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；
第一计算模块，用于基于所述叶片载荷、所述来流风速和所述来流风向，计算得到所述尾缘襟翼的目标摆动角度；
第二计算模块，用于基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定所述目标摆动角度对应的目标电机运行参数；
执行模块，用于控制所述电机按照所述目标电机运行参数运行，以控制所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种尾缘襟翼驱动机构，包括：电机和控制器，其中，
所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动；
所述控制器与所述电机连接，其中，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
可选地，所述尾缘襟翼驱动机构还包括：
电机输出轴，所述电机输出轴的长度可调节，所述电机输出轴的第一端与电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，以使所述尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。
可选地，所述尾缘襟翼驱动机构还包括：
连杆机构，所述连杆机构的第一端与所述电机输出轴连接，第二端与所述尾缘襟翼连接，以使所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。
可选地，所述连杆机构包括：第一连杆和第三连杆，其中，
所述第一连杆，所述第一连杆的第一端通过第一铰接轴与所述电机输出端的第二端连接，第二端通过第二铰接轴与第三连杆的第一端连接；
所述第三连杆的第二端通过襟翼曲轴与所述尾缘襟翼连接。
可选地，所述连杆机构还包括：
第二连杆，所述第二连杆的第一端通过固定轴与所述尾缘襟翼所在的叶片连接，第二端通过所述第二铰接轴分别与所述第一连杆的第二端、所述第三连杆的第一端连接。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的尾缘襟翼控制方法、装置，通过获取所述尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；基于所述叶片载荷、所述来流风速和所述来流风向，计算得到所述尾缘襟翼的目标摆动角度；基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定所述目标摆动角度对应的目标电机运行参数；控制所述电机按照所述目标电机运行参数运行，以控制所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。通过根据叶片载荷、来流风速和来流风向对尾缘襟翼的目标摆动角度进行计算确定，根据电机运行参数与摆动角度的关系确定目标电机运行参数，控制电机按照目标运行参数运行，令尾缘襟翼的摆动角度达到目标摆动角度，从而调节机翼表面的压力分布，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片载荷的有效调控。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，包括电机和控制器，其中，所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动；所述控制器与所述电机连接，其中，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明实施例提供的尾缘襟翼控制方法，或尾缘襟翼控制方法中任意一种可选实施方式中所述的方法。通过控制器生成指令，控制电机驱动尾缘襟翼进行摆动，以使尾缘襟翼达到目标摆动角度，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片载荷的有效调控。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，还包括电机输出轴，所述电机输出轴的长度可调节，所述电机输出轴的第一端与电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，以使所述尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。通过设置电机输出轴，进一步增加了尾缘襟翼的摆动角度范围，通过调节电机输出轴的长度，可有效对尾缘襟翼的摆动角度进行调节，进一步提高对叶片载荷的调控能力。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，还包括连杆机构，通过设置连杆结构，将电机输出轴的直线伸缩运动转换为尾缘襟翼的摆动运动，控制尾缘襟翼的摆动角度，不仅避免了现有尾缘襟翼的偏转调节装置中传动打滑的情况，提高了传动精度，还进一步提高了对叶片载荷的调控能力。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，通过设置第一连杆和第三连杆，对尾缘襟翼的平动自由度进行限制，保证尾缘襟翼达到目标摆动角度，通过将电机输出轴的直线运动转换为襟翼曲轴的旋转运动，不仅避免了现有尾缘襟翼的偏转调节装置中传动打滑的情况，提高了传动精度，还进一步提高了对叶片载荷的调控能力。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，通过设置第二连杆，保证第一连杆、第二连杆在限定平面内进行平动运动，避免连杆机构产生晃动，进而对尾缘襟翼的摆动范围进行限定，在提高传动精度的同时，实现对叶片载荷的有效调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的尾缘襟翼驱动机构的结构示意图；
图2为图1中的A-A截面的示意图；
图3为本发明实施例的尾缘襟翼驱动机构的控制器结构示意图；
图4为本发明实施例的尾缘襟翼控制方法的流程图；
图5为本发明实施例的尾缘襟翼控制方法的控制器内部计算流程示意图；
图6为本发明实施例的尾缘襟翼控制方法的整体流程图；
图7为本发明实施例的尾缘襟翼控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为了充分利用风能，降低度电成本，增强风电竞价能力，大型化是风电机组发展的必然方向。随着风力机尺寸的增大，叶片柔性和惯性增加，叶片载荷将复杂多变并且分布更加不均匀，降载是加速风力机大型化的重要手段。目前降载方式有失速降载、整体变桨技术和独立变桨技术，均具有响应滞后、执行器耗能大的特点，而且变桨技术会过度调节桨距角会使得变桨系统长期处于一个高负载转矩的环境下，以致变桨装置疲劳损坏。因此亟待寻求一种更高效的叶片降载控制手段。
尾缘襟翼是风电领域前沿的主动控制技术，具有响应快、惯性小、局部可调等优势。在叶片局部翼型段安装尾缘襟翼，主动驱动尾缘襟翼来增大或减小翼型弯度，调节翼型表面压力分布，进而实现对叶片气动性能的主动调控，改善叶片气动载荷。
风力机尾缘襟翼驱动机构设计是尾缘襟翼控制系统实现的关键技术之一，尾缘襟翼驱动器常内置于叶片内，要求紧凑可靠，设计难度较大。现有风力机尾缘襟翼的偏转调节装置采用皮带传动、杠杆传动、蜗轮蜗杆传动，存在打滑、传动精度低、尺寸大不易在叶片内部布放等不足。
结合图1-图2所示，本发明实施例提供了一种尾缘襟翼驱动机构，包括：电机6和控制器4，其中，
所述电机6的第一端固定，所述电机6的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼2摆动；
所述控制器4与所述电机6连接，其中，所述控制器4包括存储器902和处理器901，所述存储器902和所述处理器901之间互相通信连接，所述存储器902中存储有计算机指令，所述处理器901通过执行所述计算机指令，从而执行下述方法实施例中的方法。
具体地，在实际应用中，在叶片1靠近叶尖侧的尾缘处安装尾缘襟翼2，尾缘襟翼2长度一般为叶片1长度的20％，弦向长度占比约为10％，安装位置在离叶根70～90％处，具体尺寸和安装位置依据风电机组实际需求确定。
具体地，在实际应用中，电机6可为直线电机。
具体地，在实际应用中，如图3所示，该控制器4包括处理器901和存储器902，所述存储器902和所述处理器901之间互相通信连接，其中处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器901的各种功能应用以及数据处理，即实现下述方法实施例中的方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行下述方法实施例中的方法。
上述控制器4具体细节可以对应参阅下述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
上述电机6和控制器4的具体工作过程参见下述方法实施例中的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，通过控制器4生成指令，控制电机6驱动尾缘襟翼2进行摆动，以使尾缘襟翼2达到目标摆动角度，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片1载荷的有效调控。
具体地，在一实施例中，尾缘襟翼驱动机构还包括：
电机输出轴7，所述电机输出轴7的长度可调节，所述电机输出轴7的第一端与电机6连接，第二端与所述尾缘襟翼2直接或间接连接，以使所述尾缘襟翼2摆动至目标摆动角度。
具体地，在实际应用中，电机输出轴7的长度可调节，通过控制器4向电机6输出指令，控制电机输出轴7进行长度调节，进而调整尾缘襟翼2的摆动角度。
上述电机输出轴7的具体工作过程参见下述方法实施例中的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，还包括电机输出轴7，所述电机输出轴7的长度可调节，所述电机输出轴7的第一端与电机6连接，第二端与所述尾缘襟翼2直接或间接连接，以使所述尾缘襟翼2摆动至目标摆动角度。通过设置电机输出轴7，进一步增加了尾缘襟翼2的摆动角度范围，通过调节电机输出轴7的长度，可有效对尾缘襟翼2的摆动角度进行调节，进一步提高对叶片载荷的调控能力。
具体地，在一实施例中，尾缘襟翼驱动机构还包括：
连杆机构，所述连杆机构的第一端与所述电机输出轴7连接，第二端与所述尾缘襟翼2连接，以使所述尾缘襟翼2摆动至所述目标摆动角度。
具体地，在实际应用中，现有风力机尾缘襟翼2的偏转调节装置采用皮带传动、杠杆传动、蜗轮蜗杆传动等方式，存在打滑、传动精度低、尺寸大不易在叶片1内部布放等不足。本发明实施例通过设置连杆机构，将电机输出轴7的直线运动最终转换为尾缘襟翼2的摆动运动。
上述连杆机构的具体工作过程参见下述方法实施例中的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，还包括连杆机构，通过设置连杆结构，将电机输出轴7的直线伸缩运动转换为尾缘襟翼2的摆动运动，控制尾缘襟翼2的摆动角度，不仅结构紧凑可靠，避免了现有尾缘襟翼2的偏转调节装置中传动打滑的情况，提高了传动精度，还进一步提高了对叶片载荷的调控能力。
具体地，在一实施例中，所述连杆机构包括：第一连杆9和第三连杆13，其中，
所述第一连杆9，所述第一连杆9的第一端通过第一铰接轴8与所述电机6输出端的第二端连接，第二端通过第二铰接轴12与第三连杆13的第一端连接；
所述第三连杆13的第二端通过襟翼曲轴3与所述尾缘襟翼2连接。
具体地，在实际应用中，连杆机构包括第一连杆9和第三连杆13，其中，两个连杆的摆动运动，将电机输出轴7的直线运动转换为尾缘襟翼2的摆动运动。
具体地，在实际应用中，尾缘襟翼2与襟翼曲轴3刚性连接，襟翼曲轴3可通过止推轴承(图2中未示出)与尾缘襟翼2所在的叶片1进行连接，从而限制尾缘襟翼2的平动自由度，襟翼曲轴3与所述第三连杆13的第二端连接端为凸起状，从而保证连杆机构在限定平面内进行平动运动。
上述第一连杆9、第三连杆13的具体工作过程参见下述方法实施例中的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，通过设置第一连杆9和第三连杆13，对尾缘襟翼2的平动自由度进行限制，保证尾缘襟翼2达到目标摆动角度，通过将电机输出轴7的直线运动转换为襟翼曲轴3的旋转运动，不仅避免了现有尾缘襟翼2的偏转调节装置中传动打滑的情况，提高了传动精度，还进一步提高了对叶片1载荷的调控能力。
具体地，在一实施例中，所述连杆机构还包括：
第二连杆11，所述第二连杆11的第一端通过固定轴10与所述尾缘襟翼2所在的叶片1连接，第二端通过所述第二铰接轴12分别与所述第一连杆9的第二端、所述第三连杆13的第一端连接。
上述第二连杆11的具体工作过程参见下述方法实施例中的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的尾缘襟翼驱动机构，通过设置第二连杆11，保证第一连杆9、第二连杆11在限定平面内进行平动运动，避免连杆机构产生晃动，进而对尾缘襟翼2的摆动范围进行限定，在提高传动精度的同时，实现对叶片载荷的有效调控。
作为具体的实现形式，本实施例提供的尾缘襟翼驱动机构其工作过程如下，结合图1-3所示：
在叶片1靠近叶尖侧的尾缘处安装尾缘襟翼2，尾缘襟翼长度一般为叶片长度的20％，弦向长度占比约为10％，安装位置在离叶根70～90％处，具体尺寸和安装位置依据风电机组实际需求确定。尾缘襟翼2与襟翼曲轴3刚性连接，襟翼曲轴3通过止推轴承与叶片1连接，以限制尾缘襟翼的平动自由度，襟翼曲轴3一端凸起，该结构可将电机输出轴直线运动最终转换为尾缘襟翼的旋转运动。尾缘襟翼2的主要驱动结构布置在叶片1内部，位于弦向剖面A-A附近。控制器4通过通讯线5与电机6相连，控制器输出高速脉冲信号，电机6控制电机输出轴7的直线输出长度，电机输出轴7的第二端通过第一铰接轴8与第一连杆9的第一端连接，第一连杆9的第二端通过第二铰接轴12分别与第二连杆11、第三连杆13相连，第二连杆11的第一端与固定轴10连接，第三连杆13的第二端与襟翼曲轴3凸起一端相连，襟翼曲轴3转动可使尾缘襟翼2发生摆动。
本发明实施例提供的尾缘襟翼驱动机构，具有结构紧凑、传动精度高、易于在叶片1内部空间布放等优点，通过将电机6的直线伸缩运动转换为襟翼曲轴3的旋转运动，控制尾缘襟翼2的摆动角度，进而实现叶片载荷调控。
本发明实施例提供了一种尾缘襟翼控制方法，应用于如图1或2所示的尾缘襟翼驱动机构，如图4所示，该尾缘襟翼控制方法具体包括如下步骤：
步骤S101：获取尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向。
步骤S102：基于叶片载荷、来流风速和来流风向，计算得到尾缘襟翼的目标摆动角度。
具体地，在实际应用中，结合图5-图6所示，本发明实施例的控制器接收传感器传递的叶片载荷信号S(t)，通过PID控制模块计算尾缘襟翼所需的目标摆动角度α，其中，PID控制方程为：
其中，KP为比例系数；KI为积分系数；KD为微分系数，三个系数需要根据来流风速、风向和PID实际控制效果进行不断调节，最终确定具体数值。
步骤S103：基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定目标摆动角度对应的目标电机运行参数。
具体地，在实际应用中，本发明实施例通过PID控制模块计算得到尾缘襟翼的目标摆动角度α后利用计算模块，计算电机输出轴直线运动距离x，然后经过输出模块输出对应的高速脉冲信号G，信号G与x之间为线性关系：
G＝Rx (2)
其中，R为转换系数，其取值和直线电机型号有关。
步骤S104：控制电机按照目标电机运行参数运行，以控制尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。
具体地，在实际应用中，本发明实施例基于控制器中的PID控制模块进行尾缘襟翼的目标摆动角度计算，基于计算模块进行电机输出轴的直线运动距离x，最终通过输出模块输出高速脉冲信号，从而控制电机按照目标电机运行参数运行，利用高速脉冲信号控制电机进行运行，从而令尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。
本发明实施例通过根据叶片载荷、来流风速以及来流风险计算确定尾缘襟翼的目标摆动角度，再根据电机运行参数和摆动角度的关系计算确定目标摆动角度对应的目标电机运行参数，控制电机按照目标电机运行参数进行运行，将尾缘襟翼的摆动角度运动最终转换为电机输出轴的直线伸缩运动，当尾缘襟翼发生摆动达到目标摆动角度时，即可改变翼型中弧线，进而改变叶片表面流场分布，然后减小叶片所受的载荷，最终实现叶片的载荷调控。
通过执行上述步骤，本发明实施例提供的尾缘襟翼驱动机构及其控制方法，通过根据叶片载荷、来流风速和来流风向对尾缘襟翼的目标摆动角度进行计算确定，根据电机运行参数与摆动角度的关系确定目标电机运行参数，控制电机按照目标运行参数运行，令尾缘襟翼的摆动角度达到目标摆动角度，从而调节机翼表面的压力分布，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片载荷的有效调控。
具体地，在一实施例中，尾缘襟翼驱动机构还包括电机输出轴，其中，电机输出轴的第一端与电机连接，第二端与尾缘襟翼直接或间接连接，上述步骤S103中的电机运行参数与摆动角度的关系为电机输出轴的伸缩长度与摆动角度的关系。
具体地，在实际应用中，现有技术中多是通过采用皮带传动、杠杆传动蜗轮蜗杆传动等方式对尾缘襟翼的偏转进行调节，这些调节结构不仅尺寸大，存在不易在叶片内部布放等缺陷，而且还存在打滑的情况，传动效率较低。本发明实施例通过将直线电机通过通讯线接受脉冲指令，控制电机输出轴达到设定的伸缩长度，将尾缘襟翼的摆动角度运动最终转换为电机输出轴的直线伸缩运动，不仅实现了对叶片气动性能的主动调控，还进一步地缩短调节时间，大幅提升工作效率。
具体地，在一实施例中，电机输出轴的伸缩长度与摆动角度的关系通过如下方式构建：
步骤S201：获取电机输出轴在最小伸缩长度时，尾缘襟翼对应的第一摆动角度，以及电机输出轴在最大伸缩长度时，尾缘襟翼对应的第二摆动角度，其中，第一摆动角度小于第二摆动角度。
步骤S202：基于最小伸缩长度、最大伸缩长度、第一摆动角度和第二摆动角度，计算伸缩长度和摆动角度间的传递系数，传递系数包括第一传递系数和第二传递系数。
步骤S203：基于第一传递系数和第二传递系数，构建电机输出轴的伸缩长度与摆动角度的函数关系。
具体地，在实际应用中，根据公式(1)计算得到尾缘襟翼的目标摆动角度后，还需要根据电机输出轴的直线行程范围和尾缘襟翼的摆动角度范围，建立电机输出轴直线运动与尾缘襟翼偏转运动映射关系，具体映射关系的解析表达式如下：
x＝Mα+N (3)
其中，x为电机输出轴的伸缩长度，即直线运动距离；α为尾缘襟翼的摆动角度；M、N分别为第一传递系数、第二传递系数。
具体地，电机输出轴的直线运动距离范围可为0≤x≤L，L为电机输出轴的最大运动距离，其取值和电机型号有关；α的取值范围为αmin≤α≤αmax，示例性地，-30°≤α≤30°，其中，当x＝0时，α＝αmin；x＝L时，α＝αmax。
示例性地，针对某一针对某一款尾缘襟翼驱动机构，假如0≤x≤0.5(L＝0.5m)，-30°≤α≤30°，即x＝0时，α＝-30°；x＝0.5时，α＝30°。通过计算可知，M＝1/120，N＝1/4，即可得映射关系的解析表达式：
本发明实施例通过建立电机输出轴直线运动与尾缘襟翼偏转运动映射关系解析表达式，有效将尾缘襟翼的摆动运动转换为电机输出轴的直线运动。
具体地，在实际应用中，本发明实施例在电机输出轴发生伸缩后，将会带动第一连杆、第二连杆和第三连杆运动，从而带动襟翼驱动发生转动，实现尾缘襟翼的摆动角度调节，并最终实现对叶片气动性能的主动调控，改善叶片气动载荷。
下面将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的尾缘襟翼控制方法进行详细的说明。
结合图4-图6所示，本发明实施例通过将尾缘襟翼目标摆动角度α输入解析表达式(3)计算电机输出轴的直线运动距离x，将计算结果转换为对应的高速脉冲信号G进行输出。直线电机通过通讯线接受脉冲指令后，控制电机输出轴达到设定的伸缩长度。
电机输出轴发生伸缩后带动第一连杆和第三连杆运动，第三连杆带动襟翼曲轴发生转动，进而带动尾缘襟翼发生摆动。第二连杆由于一端连接固定轴，可限制另一端的第二铰接轴在以固定轴为圆心，以第二连杆为半径的一定圆弧范围内运动，从而可控制第一连杆和第三连杆的运动范围，进而控制襟翼曲轴的旋转范围和尾缘襟翼的摆动范围，进而使尾缘襟翼达到设定的摆动角度α。
具体地，当电机输出轴的运动距离增加时，第一连杆和第三连杆向上运动，由于第二铰接轴需沿以固定轴为圆心，以第二连杆为半径的圆弧线运动，使得第三连杆向尾缘反方向运动，进而带动襟翼曲轴发生转动，尾缘襟翼摆动角度增加。当电机输出轴运动距离减小时，第一连杆和第三连杆向下运动，由于第二铰接轴需沿以固定轴为圆心，以第二连杆为半径的圆弧线运动，使得第三连杆向尾缘方向运动，进而带动襟翼曲轴发生转动，尾缘襟翼摆动角度减小。当尾缘襟翼发生摆动时，可改变翼型中弧线，进而改变叶片表面流场分布，然后减小叶片所受的载荷，最终实现叶片的载荷调控。
本发明实施例提供了一种尾缘襟翼控制装置，应用于如图1或2所示的尾缘襟翼驱动机构，如图7所示，该尾缘襟翼控制装置包括：
获取模块101，用于获取尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向。详细内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述，在此不再进行赘述。
第一计算模块102，用于基于叶片载荷、来流风速和来流风向，计算得到尾缘襟翼的目标摆动角度。详细内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述，在此不再进行赘述。
第二计算模块103，用于基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定目标摆动角度对应的目标电机运行参数。详细内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述，在此不再进行赘述。
执行模块104，用于控制电机按照目标电机运行参数运行，以控制尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。详细内容参见上述方法实施例中步骤S104的相关描述，在此不再进行赘述。
上述的尾缘襟翼控制装置的更进一步描述参见上述尾缘襟翼控制方法实施例的相关描述，在此不再进行赘述。
通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的尾缘襟翼控制装置，通过根据叶片载荷、来流风速和来流风向对尾缘襟翼的目标摆动角度进行计算确定，根据电机运行参数与摆动角度的关系确定目标电机运行参数，控制电机按照目标运行参数运行，令尾缘襟翼的摆动角度达到目标摆动角度，从而调节机翼表面的压力分布，在避免偏转调节装置打滑的同时，进一步提高传动精度，实现对叶片载荷的有效调控。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种尾缘襟翼控制方法，应用于尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，所述尾缘襟翼驱动机构包括电机，其中，所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动，所述方法包括：
获取所述尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；
基于所述叶片载荷、所述来流风速和所述来流风向，计算得到所述尾缘襟翼的目标摆动角度；
基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定所述目标摆动角度对应的目标电机运行参数；
控制所述电机按照所述目标电机运行参数运行，以控制所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度；
所述尾缘襟翼驱动机构还包括电机输出轴，其中，所述电机输出轴的第一端与所述电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，所述电机运行参数与摆动角度的关系为所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系；
所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系通过如下方式构建：
获取所述电机输出轴在最小伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第一摆动角度，以及所述电机输出轴在最大伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第二摆动角度，其中，所述第一摆动角度小于所述第二摆动角度；
基于所述最小伸缩长度、所述最大伸缩长度、所述第一摆动角度和所述第二摆动角度，计算伸缩长度和摆动角度间的传递系数，所述传递系数包括第一传递系数和第二传递系数；
基于所述第一传递系数和所述第二传递系数，构建所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的函数关系。
2.一种尾缘襟翼控制装置，应用于尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，所述尾缘襟翼驱动机构包括电机，其中，所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动，所述装置包括：
获取模块，用于获取所述尾缘襟翼所在叶片的叶片载荷、来流风速和来流风向；
第一计算模块，用于基于所述叶片载荷、所述来流风速和所述来流风向，计算得到所述尾缘襟翼的目标摆动角度；
第二计算模块，用于基于电机运行参数与摆动角度的关系，确定所述目标摆动角度对应的目标电机运行参数；所述尾缘襟翼驱动机构还包括电机输出轴，其中，所述电机输出轴的第一端与所述电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，所述电机运行参数与摆动角度的关系为所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系；所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的关系通过如下方式构建：获取所述电机输出轴在最小伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第一摆动角度，以及所述电机输出轴在最大伸缩长度时，所述尾缘襟翼对应的第二摆动角度，其中，所述第一摆动角度小于所述第二摆动角度；基于所述最小伸缩长度、所述最大伸缩长度、所述第一摆动角度和所述第二摆动角度，计算伸缩长度和摆动角度间的传递系数，所述传递系数包括第一传递系数和第二传递系数；基于所述第一传递系数和所述第二传递系数，构建所述电机输出轴的伸缩长度与所述摆动角度的函数关系；
执行模块，用于控制所述电机按照所述目标电机运行参数运行，以控制所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。
3.一种尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，包括：电机和控制器，其中，
所述电机的第一端固定，所述电机的第二端适于直接或间接驱动尾缘襟翼摆动；
所述控制器与所述电机连接，其中，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1所述的方法。
4.根据权利要求3所述的尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，还包括：
电机输出轴，所述电机输出轴的长度可调节，所述电机输出轴的第一端与电机连接，第二端与所述尾缘襟翼直接或间接连接，以使所述尾缘襟翼摆动至目标摆动角度。
5.根据权利要求4所述的尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，还包括：
连杆机构，所述连杆机构的第一端与所述电机输出轴连接，第二端与所述尾缘襟翼连接，以使所述尾缘襟翼摆动至所述目标摆动角度。
6.根据权利要求5所述的尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，所述连杆机构包括：第一连杆和第三连杆，其中，
所述第一连杆，所述第一连杆的第一端通过第一铰接轴与所述电机输出端的第二端连接，第二端通过第二铰接轴与第三连杆的第一端连接；
所述第三连杆的第二端通过襟翼曲轴与所述尾缘襟翼连接。
7.根据权利要求6所述的尾缘襟翼驱动机构，其特征在于，所述连杆机构还包括：
第二连杆，所述第二连杆的第一端通过固定轴与所述尾缘襟翼所在的叶片连接，第二端通过所述第二铰接轴分别与所述第一连杆的第二端、所述第三连杆的第一端连接。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如权利要求1所述的方法。
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