使用模型參考的自適應(yīng)控制算法對(duì)汽車燃料電池的先進(jìn)熱管理

燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在不依賴化石燃料的情況下產(chǎn)生電力、水和熱量。由于環(huán)境原因，燃料電池已被廣泛研究作為替代能源。在各種類型的燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）與其他類型的燃料電池相比在高功率密度、效率，低工作溫度和快速啟動(dòng)方面展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

溫度控制是確保燃料電池系統(tǒng)可靠性能的關(guān)鍵問題。然而，目前用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度的名義反饋控制器由于系統(tǒng)固有的非線性高以及模型參數(shù)的不確定，特別是在存在動(dòng)態(tài)負(fù)載變化的情況下存在限制。在這項(xiàng)研究中，采用模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）方法來(lái)維持燃料電池系統(tǒng)中合適的堆疊和冷卻劑入口溫度。然后，將所提出的控制方法與名義反饋控制器進(jìn)行比較，同時(shí)改變系統(tǒng)參數(shù)。該研究的主要內(nèi)容如下：

（1）模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）被應(yīng)用于PEMFC系統(tǒng)以保持適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)溫度。MRAC由植物模型、參考模型和自適應(yīng)機(jī)制組成。

（2）模 擬 MRAC 以 評(píng) 估PEMFC系統(tǒng)在參數(shù)變化過程中的瞬態(tài)響應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)情況下，自適應(yīng)控制的響應(yīng)比標(biāo)稱反饋控制器的恢復(fù)速度更高，偏差更小。因此，MRAC的瞬態(tài)響應(yīng)被證實(shí)好于名義反饋控制器。

（3）與MRAC相比，堆疊和冷卻劑入口溫度恢復(fù)得比標(biāo)稱反饋控制更快。這意味著如果燃料電池系統(tǒng)中發(fā)生傳感器故障，使用MRAC的容錯(cuò)控制優(yōu)于名義反饋控制器。

（4）模擬燃料電池系統(tǒng)來(lái)評(píng)估溫度控制算法在FUDS電流密度期間的瞬態(tài)性能。就ITAE而言，MRAC算法比名義反饋控制器提供更好的性能。