一、鲁棒控制

一个固定的控制器，使具有不确定性的对象满足控制品质，这就是鲁棒控制。

1.鲁棒控制系统

鲁棒系统设计的目标，就是要在模型不精确和存在其他变化因素的条件下，使系统仍能保持预期的性能。如果模型的变化和模型的不精确不影响系统的稳定性和其他动态性能，这样的系统称之为鲁棒控制系统。

鲁棒控制理论包括两大类问题：鲁棒性分析及鲁棒性综合问题。主要的鲁棒控制理论有Kharitonov区间理论、H∞控制理论和结构奇异值理论等。

2.鲁棒性

所谓“鲁棒性”，是指控制系统在不确定性的扰动下，具有保持某种性能不变的能力。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器，称为鲁棒控制器。

3.鲁棒控制问题

给定一被控对象的集合（族），设计控制器，使得对该集合中的任意被控对象，闭环系统均满足要求的性能指标，可实现在建模不确定性条件下捕获最大风能。

传统控制方法与鲁棒控制方法的区别见图1-21。

图1-21　传统控制方法与鲁棒控制方法的区别

在风速和风向不断变化的情况下，捕获最大风能、提高风能利用率，是高效风力发电系统要解决的问题之一。采用鲁棒 PID 控制器设计转速控制系统，可以使变速风力发电机在设计风速范围内稳定运行，而且依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制。由于变速恒频风力发电系统受风能不确定性和不稳定性的影响，采用鲁棒控制方法设计的控制器，使系统对参数不确定性及负载扰动具有较强的鲁棒性，并且能快速地跟踪风速，提高风能利用率。