基于自适应LQR控制的质子交换膜燃料电池热管理系统温度控制  被引量:12

Temperature control of proton exchange membrane fuel cell thermal management system based on adaptive LQR control

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作  者:裴尧旺 陈凤祥[1] 胡哲 翟双 裴冯来 张卫东[4] 焦杰然 PEI Yao-wang;CHEN Feng-xiang;HU Zhe;ZHAI Shuang;PEI Feng-lai;ZHANG Wei-dong;JIAO Jie-ran(School of Automotive Studies,Tongji University,Shanghai 201804,China;Shanghai Re-fire Technology Co.,Ltd.,Shanghai 201800,China;Shanghai Motor Vehicle Inspection Certification&Tech Innovation Center Co.,Ltd.,Shanghai 201805,China;College of Information and Communication Engineering,Hainan University,Haikou 570228,China)

机构地区:[1]同济大学汽车学院,上海201804 [2]上海重塑能源集团股份有限公司,上海201800 [3]上海机动车检测认证技术研究中心有限公司,上海201805 [4]海南大学信息与通信工程学院,海口570228

出  处:《吉林大学学报(工学版)》2022年第9期2014-2024,共11页Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition

基  金:国家自然科学基金项目(U21A20166).

摘  要:为了提高燃料电池的运行效率,必须对其工作温度进行有效控制。本文在Matlab/Simulink平台上搭建了热管理系统模型,该模型可用于分析各零部件之间的流量分配、压力损失以及热量交换。在此模型基础上,提出了一种自适应的线性二次型调节器(LQR)控制器,并在不同工况下与LTI-LQR和LQI控制器进行了仿真对比验证。仿真结果显示:阶跃响应测试下,自适应LQR控制器无稳态误差、无超调、上升时间为15 s;动态性能测试下,电堆出口温度在全局范围内均能快速地跟踪参考值,说明该控制器具有良好的控制性能。In order to improve the operation efficiency of fuel cell,its working temperature must be effectively controlled.In this paper,the thermal management system model is built on the Matlab/Simulink platform.The model can be used to analyze the flow distribution,pressure loss and heat exchange between various parts.Based on this model,an adaptive linear quadratic regulator(LQR)controller is proposed and compared with LTI-LQR and LQI controllers under different working conditions.The simulation results show that under the step response test,the adaptive LQR controller has no steady-state error,no overshoot and the rising time is 15 s;under the dynamic performance test,the stack outlet temperature can quickly track the reference value in the global range,which fully reflects the advantages of the controller.

关 键 词:车辆工程 质子交换膜燃料电池 热管理系统 动态反馈增益 线性二次型调节器 

分 类 号:U469.72[机械工程—车辆工程]

 

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