自滑模变结构控制理论出现以来，电机驱动系统一直是它最重要的应用领域[115-117]。因其对动态系统的外部扰动和内部参数摄动具有较强的鲁棒性，且对位于控制子空间内的不确定性具有不变性，故滑模变结构控制理论成为电机驱动系统故障诊断的有效方法之一。本节主要论述书中开展永磁同步牵引电机故障诊断的理论基础——滑模变结构控制理论，并从滑模变结构控制的定义、滑模面的设计、滑模到达条件、等效控制、抖动问题、滑模观测器、滑模变结构在故障诊断中的应用等方面进行详细阐述。

1953 年，Wunch 在其博士学位论文中提出了“改变系统结构”的思想[118]，之后苏联学者Emelyanov、Utkin 以及Itkis 等人将这一思想应用到了控制系统中进行研究，提出了变结构控制（Variable Structure Control，VSC）方法[119-121]。到了20世纪80 年代中后期，线性系统的变结构控制理论得到充分完善，高为炳院士于20世纪 90 年代初期将变结构理论引入国内[122，123]。滑模变结构控制（Sliding Mode Control，SMC）是公认的最有前途的变结构控制方法，作为一类特殊的非线性控制，其非线性主要表现在控制的不连续性方面。这种控制策略与其他控制方法的不同之处在于系统的“结构”并不固定，而是在动态过程中，依据系统当前的状态（如偏差及其各阶导数等）有目的地不断变化，并迫使系统按照预定的“滑动模态”这一状态轨迹运动。由于滑动模态可以自行设计且与对象参数及外部扰动无关，这就使得变结构控制具有响应速度快、对参数变化及外部扰动不敏感、无须系统在线辨识、物理实现简单等优点。然而该方法的缺点在于当状态轨迹到达滑模面后，难以严格地沿着滑模面向着平衡点滑动，而是在滑模面两侧来回穿越，从而产生抖动。(www.daowen.com)

滑模变结构控制理论是变结构控制理论的主要理论体系，至今已形成了一整套综合系统的独立理论，包括滑动模态的设计方法、滑模控制器的各种综合方法、系统的稳定性分析、系统的到达条件等。近年来，滑模变结构控制理论研究备受关注，研究成果主要集中在：① 基于各种滑模面的设计；② 滑模到达条件；③ 等效控制；④ 抖动问题；⑤ 滑模观测器；⑥ 滑模变结构在故障诊断中的应用。