二、滑模变结构控制

1.滑动模态定义

人为设定一经过平衡点的相轨迹，通过适当设计，系统状态点沿着此相轨迹渐近稳定到平衡点，或形象地称为滑向平衡点的一种运动，称为滑动模态。滑动模态的“滑动”两字即来源于此。

2.系统结构定义

系统的一种模型，即由某一组数学方程描述的模型，称为系统的一种结构。系统有几种不同的结构，也就是说它有几种（组）不同数学表达式表达的模型。

3.变结构控制（VSC）概念

变结构控制本质上是一类特殊的非线性控制，其非线性表现为控制作用的不连续性。

与其他控制策略的不同之处：系统的“结构”并不固定，而是在动态过程中，根据系统当前的状态有目的地不断变化。结构的变化若能启动“滑动模态”运动，称这样的控制为滑模控制。

注意：不是所有的变结构控制都能滑模控制，而滑模控制是变结构控制中最主流的设计方法。一般将变结构控制就称为滑模控制（SMC）。

滑模变结构控制本质上是一种不连续的开关型控制，它要求频繁、快速地切换系统的控制状态，具有快速响应、对系统参数变化不敏感、设计简单、易于实现等特点，为风能转换系统提供了一种较为有效的控制方法。

滑模变结构控制的优点：滑动模态可以设计且与对象参数和扰动无关，具有快速响应、对参数变化和扰动不灵敏（鲁棒性）、无须系统在线辨识、物理实现简单等特点。

滑模变结构控制的缺点：当状态轨迹到达滑动模态面后，难以严格沿着滑动模态面向平衡点滑动，而是在其两侧来回穿越地趋近平衡点，从而产生抖振——滑模控制实际应用中的主要障碍。

滑模变结构控制具有响应速度快、超调小、鲁棒性强、抗干扰能力强等优点，适应于风力发电系统的高阶非线性、强耦合的变桨距系统。将滑模变结构控制与智能控制结合起来应用于变桨距系统，可以克服风力发电系统中存在的外界扰动和参数变化的影响，同时解决了滑模变结构控制中存在的抖振现象，保持输出功率稳定。针对如何实现双馈风力发电机最大风能追踪（MPPT）问题，以及发电机功率控制问题，采用滑模变结构控制，不仅可以有效地估计空气动力转矩，而且可以提高风力发电系统转速控制的抗干扰性，实现了变速恒频控制和最大功率点跟踪的快速和稳定控制，从而捕获更多的风能。