随着人类社会的进步与发展,环境与能源问题已成为当今亟需解决的问题。由于煤炭、石油与天然气等传统能源的长期使用,温室效应日益加剧,因而考虑使用其他清洁能源取代其在部分产业中的使用,而风能作为重要的清洁能源,由于其环境效益好、永不枯竭等优点,近年来成为各国大力发展的对象。风力发电是新能源发电技术的重要组成部分,风力发电机组的运行安全问题以及风力发电机组的控制问题是风力发电系统的核心问题。由于风力发电系统的特殊性,对其并网安全性的要求尤其严格。当发电机出现温度过高、绕组断路、短路、过载等运行情况时会导致瞬态输入过大,对电网产生冲击进而造成严重的影响,因此,对输入进行限制是十分必要的。而对系统输入限幅后,会导致系统的暂态特性受到影响,在此影响下,如何实现风力发电机组的协同控制使各风力发电机实现最大风能捕获显得尤为重要。为此,本文以基于系统物理结构特性的永磁同步风力发电机组控制策略为研究对象,提出基于Hamilton系统的风力发电机组协同控制新方案。具体研究内容如下:首先针对风力发电机组运行安全问题,设计输入受限情况下风力发电机组的协同控制策略。建立了风力发电复杂非线性系统的Hamilton模型,对系统能量函数进行整形使其在期望平衡点取极小值,设计了预置控制器来实现风力机的最大风能捕获。基于非线性扇区法的饱和函数处理方法,设计了一种无记忆状态反馈控制器,并由La Salle不变集原理证明了系统的稳定性,最终实现了多风力机的协同控制。然后同样针对风力发电机组运行安全问题,考虑输入受限且存在参数摄动情况下风力发电机组的协同控制策略。建立风力发电复杂非线性系统的Hamilton模型,设计了预置控制器以实现风力发电系统的最大风能捕获。基于对角矩阵法的饱和函数处理方法,设计了一种输入受限自适应反馈控制器,并由耗散Hamilton稳定性理论证明了系统的稳定性,最终实现了多风机系统的自适应协同控制。最后研究了基于多智能体一致性的多风力机协同控制问题。针对风力发电复杂非线性系统,在变风速条件下,研究机组如何实现最大风能捕获,使机组工作在最佳功率曲线,以提高风能利用率。建立了每个风力发电机的Hamilton模型,针对领导者风力机,设计了预置控制器,将其稳定到期望的平衡点,实现了最大风能捕获;针对跟随者多风力机,采用互联有向图表征多风力机之间的通信联系,设计了一种基于多智能体一致性的控制协议,实现了跟随者多风力机的协同控制。