[發(fā)明專利]基于模糊卡爾曼濾波的氫燃料電池迭代控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011532844.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112748665B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 方鑫;楊景剛;袁曉冬;孫天奎;史明明;殷俊;孫健
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚州市江都區(qū)供電分公司;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松

1.一種基于模糊卡爾曼濾波的氫燃料電池迭代控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

利用預先設定的模糊卡爾曼氫燃料儲能電池模型，對氫燃料儲能電池進行仿真，獲得氫燃料儲能電池在不同工況下k時刻的參數(shù)向量集p(k)；

將參數(shù)向量集p(k)代入模糊卡爾曼氫燃料儲能電池模型預測出k+1時刻的參數(shù)向量集p(k+1)，利用參數(shù)向量集p(k+1)動態(tài)調(diào)整氫燃料儲能電池k時刻的參數(shù)向量集p(k)，通過調(diào)整后的參數(shù)向量集p(k)控制氫燃料儲能電池的運行狀態(tài)；

所述模糊卡爾曼氫燃料儲能電池模型計算公式為：

p(k+1)＝p(k)

y(k)＝h(x_c(k),p(k+1))+e_c(k)

其中：p(k)是氫燃料儲能電池在不同工況下k時刻的參數(shù)向量集，且p(k)＝y(tǒng)_k(k)，p(k+1)為k+1時刻的參數(shù)向量集；x_c(k)是TS模糊系統(tǒng)的輸出向量作為氫燃料儲能電池模型中的輸入，且x_c(k)＝y(tǒng)_i(k)＝soc(k)，soc(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的荷電狀態(tài)，e_c(k)是表示氫燃料儲能電池模型輸出測量值的零均值高斯白噪聲，其協(xié)方差為R_e；h(*)表示氫燃料儲能電池模型輸出函數(shù)的隸屬函數(shù)；y(k)是氫燃料儲能電池模型輸出控制向量集；

所述y_i(k)設置為離散TS模糊模型的規(guī)則集，其公式為：

其中：x_j(k)代表k時刻的輸入變量，a_ji(x)是在產(chǎn)生模糊規(guī)則前的輸入變量中定義的模糊；i是系統(tǒng)的輸出變量y_i的個數(shù)，j是系統(tǒng)的輸入變量x_j(k)的個數(shù)；

所述a_ji(x)變量系數(shù)計算公式為：

其中：表示第i個輸出變量的第l個模糊模型規(guī)則的激活程度，M_i為規(guī)則總數(shù)量；是輸入變量個數(shù)為j時第l個模糊模型規(guī)則的模糊集；

模糊模型規(guī)則的激活程度計算公式為：

其中；表示第i個模糊模型輸出的l規(guī)則的第j個模糊模型輸入的隸屬函數(shù)，元素表示j階隸屬函數(shù)的自適應參數(shù)集；

所述y_k(k)的k+1時刻的卡爾曼濾波的輸出y(k+1)，其公式為：

x(k+1)＝Φ(k)x(k)+Γ(k)u(k) (8)

y(k+1)＝Φ(k)x(k+1)Φ^T(k)+R_v (9)

其中：x(k+1)是k+1時刻的狀態(tài)向量，y(k+1)是k+1時刻的卡爾曼濾波輸出，R_v是噪聲協(xié)方差矩陣；

其中：Φ(k)、Γ(k)、C(k)的計算公式如下：

其中：Φ(k)是對狀態(tài)向量x(k)的雅可比矩陣；Γ(k)是對輸入向量u(k)的雅可比矩陣；C(k)是輸出的隸屬函數(shù)中對狀態(tài)向量x(k)的雅可比矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模糊卡爾曼濾波的氫燃料電池迭代控制方法，其特征在于：還包括，對模糊卡爾曼氫燃料儲能電池模型進行初始化，初始化方法采用統(tǒng)一分區(qū)或者減法聚類或者CMeans聚類。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于模糊卡爾曼濾波的氫燃料電池迭代控制方法，其特征在于：所述p(k)參數(shù)向量集表達式如下：

p(k)＝(soc(k),V_f(k),V_C(k),I_f(k),I_C(k))

其中：soc(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的荷電狀態(tài)，V_f(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的放電電壓，V_C(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的充電電壓，I_f(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的放電電流，I_C(k)是氫燃料儲能電池在k時刻的充電電流。