Symulację przedstawiającą pracę regulatora rozmytego, którego budowę opisano w tutaj, należało przeprowadzić dla takich warunków środowiskowych, które powodowały konieczność odchylenia się turbozespołu od wiatru celem zredukowania energii pobieranej z wiatru przez wirnik turbiny. W konsekwencji prowadziłoby to ograniczenia wytwarzanej mocy przez generator do wartości pozwalających na jego bezawaryjną pracę. Jednocześnie symulacja ta powinna dać możliwość dokonania oceny i weryfikacji sporządzonych reguł oraz funkcji przynależności. W związku z tym zdecydowano się przetestować regulator podczas podmuchu koherentnego, w którym przyrost prędkości wiatru z wartości 11m/s do 16.5 m/s odbywa się przez okres 60s. Wyniki tak przeprowadzonej symulacji przedstawiono na rys. 1. Z otrzymanych przebiegów wynika, że regulator częściowo spełnił swoją rolę. Tak jak założono dopuścił on do pracy generatora przy przeciążeniu przez okres czasu nie przekraczający 3 min (czas ten wyniósł 125s), po czym zaczął ograniczać moc wyjściową elektrowni do wartości znamionowej maszyny. Należy jednocześnie zaznaczyć, że podczas pracy generatora w pewnych momentach czasu wartość przeciążenia wzrasta. osiągając pułap 22-25%, co dla przyjętych założeń jest niedopuszczalne (zakładano maksymalną wartość przeciążenia 20%). Aczkolwiek są to na tyle krótkie okresy czasu (0.5-1s), które nie powinny doprowadzić do uszkodzenia generatora. Wypada jednak podkreślić, że wraz ze wzrostem przeciążenia rosną również straty mocy w generatorze, które wydzielane są w urządzeniu w postaci ciepła, co powoduje ogólny przyrost jego temperatury. Aspekt ten jest niezmiernie istotny w przypadku zastosowania generatora synchronicznego z magnesami trwałymi. W takim urządzeniu wirnik maszyny, jak wskazuje sama nazwa, wykonany jest z ferromagnetyka, który gwałtownie traci swoje właściwości magnetyczne i staje się paramagnetykiem po osiągnięciu pewnej granicznej temperatury zwanej temperaturą Curie. Dlatego też trzeba być niezmiernie ostrożnym, projektując układ sterowania, który dopuszcza pracę generatora przy przeciążeniu, jednocześnie należy zadbać o właściwą wentylację urządzenia.

Powracając do analizy wyników, na przebiegu zadanego kąta odchylenia steru tylnego Θ_t^zad, widoczne są wyraźne skoki wartości zadanej w chwilach czasu kiedy regulator wypracowuje odpowiedź dla przesłanek, w których wartość przeregulowania jest większa niż 20% (obowiązuje wtedy jedna z reguł 7, 8, 9). Rozpatrując otrzymane przebiegi dla okresu czasu, w którym dochodzi do wzrostu prędkości wiatru, należy wziąć pod uwagę fakt, że w tym czasie nabierają znaczenia kolejno reguły od 1 do 4, co ściśle związane jest zmianą stopnia spełnienia ich przesłanek. Jak widać, wypracowywana w tym czasie odpowiedź, oprócz momentów kiedy P_p% >20% nie posiada drastycznych skoków. W związku z tym można stwierdzić, że funkcje przynależności dla zbiorów rozmytych argumentu prędkości wiatru zostały dobrane poprawnie. Natomiast jak wynika z przebiegów układ regulacji, najlepiej zachowuje się w przedziale czasu od 110s do 150s, w którym spełnione są przesłanki reguł 4, 6. W tym czasie wszystkie wygenerowane przebiegi (oprócz P_p%) stabilizują się na pewnej stałej wartości. Natomiast w momencie, kiedy argument względnego czasu przeciążenia osiąga wartość, przy której dochodzi do zmiany spełnienia przesłanek z reguły 6 na 10, moc generowana zaczyna oscylować wokół wartości znamionowej. Związane jest to z cyklicznym „przełączaniem” się regulatora, który wypracowuje odpowiedź raz przy spełnieniu przesłanek reguł 4, 10 a po chwili przy spełnieniu przesłanek reguł 4, 6, co wywołuje chwilową zmianę kąta wychylenia steru o 2^o. Rozwiązaniem opisanych powyżej problemów dotyczących pewnych nieprawidłowości w działaniu regulatora może okazać się, powiązanie funkcji przynależności zmiennych lingwistycznych określających prędkość wiatru ze zmiennymi lingwistycznymi określającymi stan pracy elektrowni wiatrowej. Dodatkowo można by wprowadzić pewną strefę nieczułości dla sygnału przeciążenia np. ograniczyć wartość tego argumentu i brać tylko pod uwagę przeciążenie wynoszące co najmniej 3%. Należało by również przeprowadzić dziesiątki a nawet setki symulacji, dokonując przy tym dostrojenia regulatora. Jednak ponieważ celem pracy dyplomowej nie jest stworzenie optymalnego układu sterowania wychyleniem steru tylnego, a jedynie przedstawienie możliwości wykorzystania do tego celu regulatora bazującego na logice rozmytej, tak więc nie wykonywano dalszego strojenia regulatora.

Należy również zwrócić uwagę że generator osiąga swoją znamionową moc przy obrotach mniejszych niż 26.7 rad/s (prędkość znamionowa generatora). Fakt ten można wykorzystać przy bardzo dużych prędkościach wiatru. W takich warunkach wiatrowych należy, zmniejszyć współczynnik wzmocnienia k, powodując tym samym przyrost prędkości obrotowej generatora, czego skutkiem jest zwiększenie wartości wyróżnika szybkobieżności λ. Dla takiego punktu pracy turbozespołu wartość współczynnika wykorzystania energii wiatru C_p zmniejszy się. Efektem tego jest powrót generatora z pracy przy przeciążeniu do pracy znamionowej.

Rys. 1. Wyniki symulacji przy zmianie kierunku wiania wiatru (V_hub=8m/s, Θ_zm=30^o, T_zm =10s): a) Θ- kąt odchylenia osi wirnika od kierunku wiatru, Θ_z - położenie osi wirnika, Θ_wiatr - kierunek wiania wiatru, b) V- prędkość wiatru, V_X - składowa prędkości wiatru prostopadła do koła wiatrowego, c) ω_z- prędkość kątowa elektrowni względem osi pionowej Z, d) ω_w - prędkość obrotowa wału turbiny, e) T_T - moment obrotowy wywołany siłą parcia wiatru na ster tylni, T_X, T_Y - moment obrotowy wywołany siłą parcia wiatru na koło wiatrowe, e) P_g - moc generatora, P_mech - moc mechaniczna turbiny wiatrowej.