燃料电池供气系统的自适应滑模控制  被引量:2

Adaptive slide mode control of gas feeding of proton exchange membrane fuel cell system

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作  者:秦彪 王新立 王雷[1] 潘凤文 陈文淼 贾磊[1] QIN Biao;WANG Xin-li;WANG Lei;PAN Feng-wen;CHEN Wen-miao;JIA Lei(School of Control Science and Engineering,Shandong University,Jinan Shandong 250010,China;WeiChai Power Co.,Ltd,Weifang Shandong 261041,China)

机构地区:[1]山东大学控制科学与工程学院,山东济南250010 [2]潍柴动力股份有限公司,山东潍坊261041

出  处:《控制理论与应用》2023年第11期2049-2058,共10页Control Theory & Applications

基  金:国家重点研发计划项目(2019YFB1504700);国家自然科学基金项目(62073194);国家自然科学基金创新研究群体项目(61821004);山东大学青年学者未来计划项目资助。

摘  要:本文针对燃料电池供气系统阴阳极协同控制问题,提出了一种自适应超螺旋滑模控制算法.文章首先建立燃料电池供气系统动态模型,提出了燃料电池供气系统氢气过量比、氧气过量比及阴阳极压差的控制问题,并研究了自适应超螺旋滑模控制算法,通过自适应调节控制增益大小,有效抑制传统滑模控制的抖振现象,同时,利用李雅普诺夫方法证明了该控制方法的稳定性.最后,基于MATLAB建立燃料电池系统仿真平台并进行了仿真研究.仿真结果表明,所提出的方法可以有效控制氢、氧过量比及阴阳极压差,且具有较强的抖振抑制能力,可以保证燃料电池系统的稳定持久运行.This paper proposed an adaptive super-twisting(ASTW)based sliding mode nonlinear control strategy for cooperative control of proton exchange membrane(PEM)fuel cell system.Firstly,the dynamic model of PEM fuel cell gas feeding system is developed,and the control problem of oxygen excess ratio,hydrogen excess ratio and pressure difference on both sides of membrane is formulated.Then the ASTW algorithm is proposed with the control gain regulated adaptively while suppressing the chattering.A Lyapunov function is built to prove the stability of this control strategy.Finally,simulation studies are conducted on a PEM fuel cell model built on Matlab/Simulink environment.The simulation results indicate that the developed ASTW control strategy has better dynamic control performance of oxygen excess ratio,hydrogen excess ratio and pressure difference on both sides of membrane,and strong chattering suppression ability,which is benefit to efficiency and stable operation of PEM fuel cell system.

关 键 词:质子交换膜燃料电池 自适应滑模控制 氧气过量比 抖振抑制 

分 类 号:TM911.4[电气工程—电力电子与电力传动] TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

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