基于过氧比区域的机车燃料电池系统净输出功率满意控制方法

摘要

本发明公开了一种基于过氧比区域的机车燃料电池系统净输出功率满意控制方法，通过分析机车燃料电池系统的过氧比特性，结合系统净输出功率满意度划分过氧比运行区域。在此基础上，根据重叠率和重叠鲁棒性指数设计模糊隶属度函数，制定模糊控制规则及模糊切换规则，实现满意模糊控制器与自整定PID控制器之间的无扰动切换，解决传统机车燃料电池系统净输出功率控制过于依赖精确的系统数学模型、最优过氧比轨迹跟踪方法在实际应用中易受运行参数、噪声扰动等因素影响的局限性，实现系统净输出功率的满意化输出，改善系统稳态性能，提高机车燃料电池系统可靠性，延长系统使用寿命。

主权项

一种基于过氧比区域的机车燃料电池系统净输出功率满意控制方法，实现机车燃料电池系统净输出功率的满意化输出，包括以下的手段：A、基于机车PEMFC系统的OER分析定义OER为PEMFC电堆阴极入口供应的氧气质量流量WO2，in与所消耗的氧气质量流量WO2,ret之比： OER = W O 2 , in W O 2 , ret B、基于净输出功率满意度的OER运行区域划分定义负载电流Ist与最优OER值OERop的函数关系如下：OERop=f(Ist)定义PEMFC系统净输出功率满意度γ为小于1的常数，根据不同负载条件，结合系统净输出功率满意度，在OER运行区域[OERop‑(1‑γ)OERop，OERop+(1‑γ)OERop]范围内进行线性划分；C、机车PEMFC系统净输出功率满意模糊控制将OER测量值与OERop的偏差e和偏差变化率ec=de/dt作为控制器输入变量，输出变量u为空气压缩机机端控制电压，根据重叠率和重叠鲁棒性要求，设计输入和输出变量隶属度函数，并结合OER运行区域，制定模糊控制规则，采用Mamdani决策法作为模糊决策，实现系统净输出功率的满意模糊控制；D、基于OER区域的系统净输出功率满意切换控制通过分析OER区域，制定模糊切换规则，实现满意模糊控制器与自整定PID控制器之间的无扰动切换，减小系统稳态误差及调节时间，改善系统稳态性能，实现机车PEMFC系统净输出功率的满意化输出。