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PEMFC輸出性能的魯棒控制

2512811 2009-09-02 | rar | 162 | 次下載 | 2積分

資料介紹

根據PEMFC 對溫度、濕度兩個影響其輸出性能重要因素的動態響應特性考察,提出了
較簡單的數學模型。由于系統在運行中存在許多攝動及干擾,電池功率輸出不穩定的實際情況,使用魯棒PI 控制器的設計方法,利用線性矩陣不等式,根據解得的控制律對控制輸入進行調節,得到了較為理想的電池功率輸出效果。
關鍵詞質子交換膜燃料電池模型魯棒PI 控制線性矩陣不等式
質子交換膜(簡稱質子膜)燃料電池(PEMFC)電極為多孔氣體擴散電極,以純鉑或碳載鉑
作電催化劑，電解質為全氟磺酸型固體聚合物,氫氣為燃料,氧氣或空氣為氧化劑。PEMFC 最有希望成為電動汽車的動力源,從20 世紀80 年代起，包括美國、加拿大、日本等許多發達國家競相開展PEMFC 的研究工作。
在影響PEMFC 功率輸出性能的諸多條件中（化學材料，機械結構等在成品中已無法改
變），膜的良好性能是非常重要的。膜的性能在很大程度上取決于膜的濕度和溫度,控制適當的濕度及溫度可以顯著提高電池的性能,因此研究PEMFC 的狀態控制,對提高系統輸出性能就具有十分重要的意義。在過去的幾年間,提出了許多關于PEMFC 的模型,衛東、曹廣益提出了基于神經網絡辨識的PEMFC 模型［1］,李偉對各種質子交換膜燃料電池機理模型進行了綜述［2］。以上模型均是從電池內部的化學能、熱能、流體力學等角度出發,對電池內部的傳遞現象進行描述,但始終沒有給出PEMFC 從外部輸入到輸出的黑盒模型。本文以氫氣、空氣為反應氣體,全面系統地研究了電池溫度、進氣濕度對電池的影響。建立以溫、濕度為控制輸入,帶載功率為輸出的傳遞函數模型，并應用魯棒控制算法得到狀態反饋控制律,使系統在一定攝動范圍保持穩定,在實驗中獲得較好輸出效果。