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为提高风能转换系统在复杂恶劣的环境下正常运行的能力，针对未知故障，设计了基于滑模故障观测器的最优容错控制器。根据风速的多时间尺度特性，建立风能转换系统非线性机理模型。考虑传感器故障，建立风能转换系统的变桨距双频环模型。低频环采用PI稳态优化控制方法，高频环利用滑模故障观测器对未知故障和系统状态进行检测，采用最优容错控制方法，以保证传感器发生故障时系统的正常运行，实现了额定风速以下风能的最大捕获。仿真结果验证了所提方法的有效性。