ARMA适用于风机动态分析的脉动风速模拟(3)
湍流强度：它描述了风速随时间和空间变化的程度大小，即能反映脉动风速的相对强度，是描述了大气湍流运动特性，也是建立风速模型不可缺少的因素之一，体现了风速的随机性。
湍流积分尺度：湍流积分尺度用来表示各种湍流涡旋中最经常出现，并且起主导作用的湍涡的大小，它的数值被定义为湍流相关系数的无穷积分，可以用时间或者空间来量度。湍流积分尺度的大小取决于湍流的产生原因和能够文持的外部因素，如在实验室时它取决于产生湍流的网栅形式和所在位置，在自然界的大
气边界层中取决于离地面高度、大气稳定温度等等。另一方面它又能宏观地决定了湍流场的基本特征。湍流积分尺度较大的场合，湍流扩散能力往往较强。
功率谱密度：风速序列在时间轴上的变化，体现的是风运动的动态过程，这一动态过程我们用功率谱密度这一方法来刻画。功率谱密度将风速的变化等同于各种频率成分的叠加，所以各种频率的幅值不同，横轴表示频率，纵轴表示单位为db的功率谱密度，频率较低的幅值较大。通过检验产生的仿真风速的功率谱密度特性与特定的功率谱密度相对比，即可得出与实际脉动风速的吻合程度。
这里我们使用von karman功率谱密度作为接近实际风速的功率谱密度曲线，是一条平滑的曲线，将在之后的仿真中作为对比，在仿真的图形中以红色虚线的形式出现。
2.1 von karman功率谱密度
而对仿真产生的波形，我们使用PSD-Welch法进行分析。在具体的matlab编程语言中我们可以使用自带的PSD函数对我们所产生的风速序列进行分析，这里对于风速的处理相当于随机信号。
在具体的仿真实验过程中，我们常常使用随机数去模拟这样的一个带有随机性的风速，这样的随机数满足高斯分布，其平均值是0，而方差则为1。
最后，不同的风速模型将采用不同的方法，将平均风速和湍流风速组合到一起，完成对实际风速的模拟，以观察其是否与实际自然风速的特征相符合。
2.4 实际风速
实际风速指用实际仪器测量的某一高度位置，某一时刻或时间段内，风相对于地面的流动速度的记录。它对风速的研究具有无可替代的作用，实验仿真的模拟数据最终要与其有较高的拟合程度。
所以，我们需要去观察实际风速的特性，不仅要观察在短时间跨度内风速的变化情况，还要从中长期的时间跨度内去分析风速的特性，只有所有的特性与实际风速相符合的仿真波形才是我们所需要的。
具体有如下的实例(南京市江宁区2009年2月的实际测量风速与功率谱密度分析)：
2.2 南京市江宁区2009年2月10min时间跨度实际测量风速与功率谱密度
可以看出风速具有波动性（在一定时间区间内围绕某一值上下波动），随机性，但是在较小的时间范围内的波动较小，在较长的时间跨度里则变化幅度较大。而在功率谱密度分析的过程中，通过计算出实际风速的功率谱密度并与von karman谱进行了比较，发现两者有较好的拟合程度，即在以下的对风速的模拟中，我们可以利用von karman谱去校验风速模型能否很好地描述风速的动态特性。
3 风速模拟方法
3.1 Weibull分布模拟法
Weibull分布（威布尔分布），是由由瑞典物理学家引入的统计分布理论，这一分布理论用于可靠性分析及寿命检验。
Weibull分布包括包括1参数、2参数、3参数或混合Weibull的各种形式。3参数包含了形状、尺度（范围）和位置参数。其中形状参数作为最重要的参数，决定分布密度曲线的基本形状，尺度参数能够放大或缩小曲线，但不影响Weibull分布所形成的曲线的形状，Weibull形状参数通常在[1，7]间取值。