二、滑模變結(jié)構(gòu)控制

1.滑動(dòng)模態(tài)定義

人為設(shè)定一經(jīng)過(guò)平衡點(diǎn)的相軌跡，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)狀態(tài)點(diǎn)沿著此相軌跡漸近穩(wěn)定到平衡點(diǎn)，或形象地稱(chēng)為滑向平衡點(diǎn)的一種運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為滑動(dòng)模態(tài)。滑動(dòng)模態(tài)的“滑動(dòng)”兩字即來(lái)源于此。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)定義

系統(tǒng)的一種模型，即由某一組數(shù)學(xué)方程描述的模型，稱(chēng)為系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)有幾種不同的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)它有幾種（組）不同數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)的模型。

3.變結(jié)構(gòu)控制（VSC）概念

變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上是一類(lèi)特殊的非線(xiàn)性控制，其非線(xiàn)性表現(xiàn)為控制作用的不連續(xù)性。

與其他控制策略的不同之處：系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”并不固定，而是在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)有目的地不斷變化。結(jié)構(gòu)的變化若能啟動(dòng)“滑動(dòng)模態(tài)”運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)這樣的控制為滑模控制。

注意：不是所有的變結(jié)構(gòu)控制都能滑模控制，而滑模控制是變結(jié)構(gòu)控制中最主流的設(shè)計(jì)方法。一般將變結(jié)構(gòu)控制就稱(chēng)為滑模控制（SMC）。

滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上是一種不連續(xù)的開(kāi)關(guān)型控制，它要求頻繁、快速地切換系統(tǒng)的控制狀態(tài)，具有快速響應(yīng)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供了一種較為有效的控制方法。

滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)：滑動(dòng)模態(tài)可以設(shè)計(jì)且與對(duì)象參數(shù)和擾動(dòng)無(wú)關(guān)，具有快速響應(yīng)、對(duì)參數(shù)變化和擾動(dòng)不靈敏（魯棒性）、無(wú)須系統(tǒng)在線(xiàn)辨識(shí)、物理實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

滑模變結(jié)構(gòu)控制的缺點(diǎn)：當(dāng)狀態(tài)軌跡到達(dá)滑動(dòng)模態(tài)面后，難以嚴(yán)格沿著滑動(dòng)模態(tài)面向平衡點(diǎn)滑動(dòng)，而是在其兩側(cè)來(lái)回穿越地趨近平衡點(diǎn)，從而產(chǎn)生抖振——滑模控制實(shí)際應(yīng)用中的主要障礙。

滑模變結(jié)構(gòu)控制具有響應(yīng)速度快、超調(diào)小、魯棒性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的高階非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的變槳距系統(tǒng)。將滑模變結(jié)構(gòu)控制與智能控制結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于變槳距系統(tǒng)，可以克服風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在的外界擾動(dòng)和參數(shù)變化的影響，同時(shí)解決了滑模變結(jié)構(gòu)控制中存在的抖振現(xiàn)象，保持輸出功率穩(wěn)定。針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大風(fēng)能追蹤（MPPT）問(wèn)題，以及發(fā)電機(jī)功率控制問(wèn)題，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制，不僅可以有效地估計(jì)空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，而且可以提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的抗干擾性，實(shí)現(xiàn)了變速恒頻控制和最大功率點(diǎn)跟蹤的快速和穩(wěn)定控制，從而捕獲更多的風(fēng)能。