[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法

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• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109742425A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 金宇暉;李冠儒;孫立
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M8/04701
• 分類號: H01M8/04701;H01M8/04992
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

1.一種基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：建立燃料電池電堆的非線性溫度模型；

S2：通過自抗擾控制器對非線性溫度模型進行控制；

S3：通過擴張狀態(tài)觀測器對外部總擾動進行觀測與反饋，將非線性溫度模型補償為理想純積分模型；

S4：基于非線性溫度模型整定傳統(tǒng)PI控制器，將傳統(tǒng)PI控制器的比例增益用于設計外環(huán)比例控制器，對理想純積分模型進行控制，達到抗干擾與跟蹤的優(yōu)化目標。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：所述燃料電池電堆溫度模型如式(1)所示：

式(1)中，P_n為燃料電池電堆溫度被控對象的開環(huán)增益，T_n為時間常數(shù)，它們都是環(huán)境溫度T_ab、用電負荷L_d與運行時間t的函數(shù)；f_P為P_n與T_ab、L_d、t之間的函數(shù)關系，f_T為T_n與T_ab、L_d、t之間的函數(shù)關系。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：所述自抗擾控制器通過以下過程得到：

S2.1：根據(jù)式(1)整定傳統(tǒng)PI控制器的比例增益k_p與積分增益k_i，傳統(tǒng)PI控制器的傳遞函數(shù)G_c(s)如式(2)所示：

S2.2：根據(jù)整定后的比例增益k_p與積分增益k_i設計自抗擾控制器。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：所述步驟S3中的擴張狀態(tài)觀測器如式(3)所示：

式(3)中，z₁為x₁的估計，z₂為x₂的估計，x₁是燃料電池電堆溫度y的狀態(tài)空間變量，x₂為燃料電池電堆溫度y的導數(shù)的狀態(tài)空間變量，b₀為b_n的估計，P_n為對象開環(huán)增益，T_n為時間常數(shù)，β₁和β₂為擴張狀態(tài)觀測器的變量，u為控制量。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：所述步驟S3中的理想純積分模型如式(4)所示：

式(4)中，是燃料電池電堆溫度y的導數(shù)，f為外部總擾動，u₀為將非線性溫度模型補償為理想純積分模型之前自抗擾控制器的輸出。

6.根據(jù)權利要求4所述的基于數(shù)據(jù)驅動自抗擾控制的燃料電池溫度控制方法，其特征在于：所述β₁和β₂的值通過式(5)整定得到：

式(5)中，ω₀為擴張狀態(tài)觀測器的帶寬。