风能是一种可再生能源。相对于其他可再生清洁能源,风力发电发展迅速,技术较为成熟,具有商业化范围广以及经济性好等特点。为提高风能利用率,增加风力发电机寿命,降低发电成本,很多研究单位都对风力发电技术进行了深入研究,但是偏航控制未能取得有效发展。偏航机构本身存在一定的滞后性,当风向以及风速频繁变化时,风机无法准确对风,从而影响风能利用率。同时,偏航机构频繁动作,从而降低了偏航机构的使用寿命。上述问题给风力发电系统整体带来了影响,研究和解决这些问题具有深远的意义。本文在分析了偏航系统原理和结构的基础上,采用永磁同步电机作为偏航电机,并基于永磁同步电机的结构及数学模型,完成了整个偏航伺服系统的三闭环矢量控制。本文首先采用RLS递推最小二乘法对永磁同步电机进行了离线辨识,在得到辨识参数后对控制器参数进行了整定。本文三闭环矢量控制策略中的电流环、转速环和位置环PI调节器设计均采用了工程设计法,文中对PI参数的计算过程做了详细论述并采用各环阶跃响应波形图对控制部分进行了分析。本文采用了四种改进的灰色预测方法分别对风速、风功率进行了短期预测,其中包括带残差修正的灰色预测方法、基于Alpha自适应GM(1,1)预测模型的灰色预测方法、改进的灰色预测方法和平均灰色预测方法。在完成了理论部分的分析和介绍后,本文对课题实验平台整体设计方案以及软硬件设计做了简单的介绍。本课题的实验研究是基于TMS320F28335智能偏航控制系统,主要包括偏航电机(永磁同步电机)三闭环矢量控制和对风速、风功率预测算法的实现,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证,并在CCS上完成了对控制系统核心算法的软件开发。最后在实验平台上完成了偏航位置跟踪,偏航解缆以及偏航90。背风实验。仿真结果证明,针对同一组数据来说平均灰色预测方法对风速风功率的短期预测效果最好。实验结果证明,此种控制方法能够使偏航快速准确对风,从而提高了风能利用率,并且系统结构简单,在许多应用场合具有较好的可行性。