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基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制 被引量：4
1
作者 韩国鹏 詹天旸 +4 位作者 戴朝华 刘卓 张杲 谢卓峰 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1848-1859,I0015,共13页
空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observ... 空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统中常出现的一类故障,并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大,直接影响PEMFC的性能。为此,提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer,ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构,通过主动容错控制器调节空压机的供给流量,补偿泄漏的空气流量。同时,设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力,保证稳定、合适空气供应,避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后,基于模型在环平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析,结果表明:ASMO拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度;采用基于ASMO的容错控制策略后,系统能够在故障后恢复正常的空气供应,提高了系统整体可靠性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 自适应滑模观测器 容错控制
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基于H∞鲁棒控制的质子交换膜燃料电池空气供应系统设计 被引量：17
2
作者 李奇 陈维荣 +2 位作者 刘述奎 林川 贾俊波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期109-116,共8页
自适应聚焦粒子群算法是根据粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的全局搜索与局部搜索平衡特性,改进得到的一种具有较好全局搜索能力和寻优速度的自适应群体智能优化算法。为实现对质子交换膜燃料电池(proton exchange me... 自适应聚焦粒子群算法是根据粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的全局搜索与局部搜索平衡特性,改进得到的一种具有较好全局搜索能力和寻优速度的自适应群体智能优化算法。为实现对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统的控制,建立空气供应系统机理模型,并采用多目标自适应聚焦粒子群(adaptive focusing particle swarm optimization,AFPSO)算法提出H∞鲁棒控制方法。仿真结果证明该H∞鲁棒控制方法能够实现对PEMFC空气供应系统的控制,在模拟电动车行驶过程时可使系统稳定运行,并与其它控制方法比较,证明该H∞鲁棒控制方法具有明显的优越性和有效性,对PEMFC实时控制系统的研究有重要的指导作用。 展开更多
关键词 自适应聚焦粒子群算法 质子交换膜燃料电池 空气供应系统建模 H∞鲁棒控制 多目标优化
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车用质子交换膜燃料电池空气供应系统自适应解耦控制方法研究 被引量：16
3
作者 周苏 胡哲 谢非 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期172-177,共6页
当空压机性能发生衰减或静态特性发生变化时,采用前馈补偿解耦闭环控制算法对车用质子交换膜燃料电池空气供应系统基于该算法进行控制的品质会变差。为此本文在前馈补偿解耦闭环控制的基础上增加了自适应查表算法,以期提高空压机转速调... 当空压机性能发生衰减或静态特性发生变化时,采用前馈补偿解耦闭环控制算法对车用质子交换膜燃料电池空气供应系统基于该算法进行控制的品质会变差。为此本文在前馈补偿解耦闭环控制的基础上增加了自适应查表算法,以期提高空压机转速调节能力。硬件在环仿真结果表明,改进后的自适应解耦控制算法可在线和自适应地更新空压机转速标定表,从而有效消除PI调节器积分饱和现象,使空压机响应速度更快,入堆空气流量的控制效果更好。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 前馈补偿解耦 自适应查表算法 硬件在环仿真
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聚合物电解质膜燃料电池空气供应系统故障诊断 被引量：3
4
作者 田颖 韩峰 +1 位作者 李贺 张龙海 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期116-123,共8页
聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,PEMFC)空气供应系统中的故障通常会导致系统性能衰减甚至对电堆造成损害.针对PEMFC空气供应系统的故障诊断问题,提出了一种基于改进的人工蜂群算法(IABC)优化支持向量机... 聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,PEMFC)空气供应系统中的故障通常会导致系统性能衰减甚至对电堆造成损害.针对PEMFC空气供应系统的故障诊断问题,提出了一种基于改进的人工蜂群算法(IABC)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法.采用文献中的非线性燃料电池系统模型,并在系统中加入方差为1的高斯噪声.通过引入Levy飞行策略,对标准人工蜂群算法(ABC)进行改进,提高了人工蜂群算法的全局搜索的能力,进而通过改进的人工蜂群算法优化支持向量机的惩罚因子C和核函数参数g,利用优化后的SVM分类器模型对PEMFC空气供应系统进行故障诊断研究.结果表明,该IABC-SVM算法故障诊断的准确率达到96.12%,具有良好的故障诊断效果. 展开更多
关键词 聚合物电解质膜燃料电池 空气供应系统 故障诊断 支持向量机 人工蜂群
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燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制 被引量：5
5
作者 马彦 朱添麟 《车用发动机》 北大核心 2021年第1期9-17,共9页
提出了一种质子交换膜燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制方法。控制目标是在阶跃负载电流条件下过氧比和电堆阴极压力调整到期望值,避免燃料电池空气供应系统出现氧气不足的现象,获得最大净功率。建立了面向控制的空气供应系统多输入... 提出了一种质子交换膜燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制方法。控制目标是在阶跃负载电流条件下过氧比和电堆阴极压力调整到期望值,避免燃料电池空气供应系统出现氧气不足的现象,获得最大净功率。建立了面向控制的空气供应系统多输入多输出模型,针对空气供应系统模型中电堆阴极压力不能直接测量和模型具有非线性程度高、耦合性强、参数的不确定性大等特点,设计了非线性鲁棒控制方法,该方法包括微分观测器和基于反馈线性化的非线性鲁棒控制器。进行了仿真试验,验证了模型精度,并在负载电流阶跃变化和系统参数不确定的条件下,验证了微分观测器和燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制方法的鲁棒性和有效性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 过氧比 阴极压力 微分观测器 鲁棒控制 仿真
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基于改进EKF算法和电堆功率需求的PEMFC空气供应系统调节 被引量：4
6
作者 左杨 戴朝华 +1 位作者 郭爱 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第19期6550-6559,共10页
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统机械惯性大,难以快速响应负载需求,且受外部噪声和系统内部不确定性影响,控制精度和响应速度难以达到要求。针对这一问题,提出基于改进扩展卡尔曼滤波(improv... 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统机械惯性大,难以快速响应负载需求,且受外部噪声和系统内部不确定性影响,控制精度和响应速度难以达到要求。针对这一问题,提出基于改进扩展卡尔曼滤波(improved extended Kalman filter,IEKF)算法和电堆功率需求的PEMFC空气供应系统调节方法。该方法采用EKF调节空气供应过程,即根据瞬态响应过程过氧比(oxygen excess ratio,OER)预测状态调整空压机输入电压,并引入干扰噪声补偿,以改进EKF的性能。同时基于负载功率设计一种计及功率需求的前馈控制器,避免电堆在剧烈变载时出现"氧饥饿"现象,缩短负载追踪时间。最后,基于Stateflow有限状态机硬件实验平台将IEKF与EKF和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)进行对比分析,结果表明所提方法具有更好的控制精度和响应速度,OER最小值由1.10增至1.65,调节时间由4.47s缩短至4.15s,"氧饥饿"程度有效缓解。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 扩展卡尔曼滤波 过氧比 前馈控制 状态预测
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基于扩展状态观测的燃料电池空气供应系统容错控制研究
7
作者 曾升 岳美玲 李昕彤 《汽车工程》 2025年第11期2159-2167,共9页
为解决车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气供应系统的容错控制问题,提出了一种基于扩展状态观测和输入-输出反馈线性化(IOFL)的自适应控制方法,能够有效观测系统在故障条件下的状态变化,自适应调整控制量,保证系统的可靠稳定运行。首先... 为解决车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气供应系统的容错控制问题,提出了一种基于扩展状态观测和输入-输出反馈线性化(IOFL)的自适应控制方法,能够有效观测系统在故障条件下的状态变化,自适应调整控制量,保证系统的可靠稳定运行。首先,基于文献中的PEMFC系统状态空间模型,构建了线性化反馈控制器,进而,基于扩展观测器对系统状态进行重构,实现对故障参数的有效估计。根据已构建模型和控制器,对压缩机过热故障、机械摩擦因数增大故障以及歧管空气泄漏故障,研究IOFL控制器和本文提出的自适应控制器对过氧比的控制效果。结果表明:自适应控制器在应对单一及多重故障时,均能有效消除稳态误差,确保系统稳定运行,并提供可靠的状态估计,显著提升空气供应系统控制的鲁棒性和可靠性。此外,控制结果还验证了所提出的自适应控制策略能够有效避免空压机电压振荡,从而进一步提升燃料电池系统的稳定性和延长其使用寿命。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 扩展状态观测 容错控制
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多堆燃料电池系统空气供应解耦控制器设计
8
作者 顾欣 周苏 +1 位作者 谢正春 高建华 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期252-260,共9页
大功率多堆燃料电池空气供应系统控制由储气罐控制、各堆进气流量节流阀控制以及进气压力背压阀控制构成。试验分析发现,在节流阀与背压阀控制之间存在较强耦合性。为此,基于多堆空气系统架构,采用相关技术来辨识其空气供应子系统在稳... 大功率多堆燃料电池空气供应系统控制由储气罐控制、各堆进气流量节流阀控制以及进气压力背压阀控制构成。试验分析发现,在节流阀与背压阀控制之间存在较强耦合性。为此,基于多堆空气系统架构,采用相关技术来辨识其空气供应子系统在稳态工作点附近的局部线性化传递函数矩阵,并基于前馈解耦补偿技术,实现多堆空气系统储气罐、节流阀与背压阀在稳态工作点附近的相对独立控制。实验结果表明,该方法可实现多堆燃料电池空气供给系统的供给压力、进气流量与进气压力的解耦,具有良好的解耦效果和实用性能。 展开更多
关键词 多堆燃料电池 解耦控制 空气供应系统 硬件在环仿真(HIL)
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燃料电池系统空气供应内模解耦控制器设计 被引量：13
9
作者 陈凤祥 陈兴 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1924-1930,共7页
针对高压质子交换膜燃料电池空气供应系统的空气流量和进气压力具有较强的耦合性这个特性,将内模控制原理与多变量解耦控制理论相结合,提出了空气流量和进气压力的鲁棒解耦控制策略.仿真结果表明,采用内模解耦控制不仅能实现被控量的解... 针对高压质子交换膜燃料电池空气供应系统的空气流量和进气压力具有较强的耦合性这个特性,将内模控制原理与多变量解耦控制理论相结合,提出了空气流量和进气压力的鲁棒解耦控制策略.仿真结果表明,采用内模解耦控制不仅能实现被控量的解耦,而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID(比例-积分-微分)解耦控制器更好的鲁棒性;同时控制器参数少,整定简单. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 空气供应系统 内模解耦控制 高压
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PEMFC空气系统流量和压力协同控制策略设计
10
作者 王志红 王向光 颜伏伍 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期218-223,共6页
为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气系统的动态响应性能,避免局部缺气而导致其输出性能降低等问题的出现,针对空气系统存在流量和压力耦合的问题,分别采用PID、前馈解耦控制和模型预测控制(MPC)对空气系统进行控制,通过仿真和台架测试... 为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气系统的动态响应性能,避免局部缺气而导致其输出性能降低等问题的出现,针对空气系统存在流量和压力耦合的问题,分别采用PID、前馈解耦控制和模型预测控制(MPC)对空气系统进行控制,通过仿真和台架测试,验证控制算法的有效性。结果表明,两种控制算法相比较PID均具有较好的控制效果,空气流量和空气压力均能快速跟随设定值,PEMFC发动机的输出性能平稳。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空气供应系统 解耦控制 台架试验
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