適用于汽車燃料電池系統(tǒng)中氣流管理的自適應(yīng)控制

離心式空氣壓縮機中的喘振控制對于確保燃料電池系統(tǒng)的可靠運行至關(guān)重要，但很少有研究報道燃料電池系統(tǒng)中的壓縮機喘振控制。該研究在汽車燃料電池系統(tǒng)的各種操作條件下提出了具有喘振預(yù)測壓縮機模型的有效喘振控制算法。與以前關(guān)于汽車燃料電池空氣管理系統(tǒng)的研究不同，本研究提出了一種分析壓縮機模型，該模型是具有沖擊預(yù)測能力的非線性動態(tài)模型。在這項研究中，引入了模型參考自適應(yīng)控制（MRAC），以避免燃料電池系統(tǒng)動態(tài)運行期間的壓縮機喘振。

將自適應(yīng)控制與在正常條件下運行的汽車燃料電池的空氣管理系統(tǒng)中的名義反饋控制相比較，同時在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)下進行比較。此外，當(dāng)系統(tǒng)檢測到喘振時，自適應(yīng)控制算法能夠迅速將空氣質(zhì)量流量恢復(fù)到正常范圍?；谶@些結(jié)果，可以得出結(jié)論，就汽車燃料電池系統(tǒng)的瞬態(tài)行為和喘振而言，MRAC算法表現(xiàn)出比標(biāo)名義饋控制算法更好的性能。

在本文中，首先開發(fā)了一種自適應(yīng)控制器，用于將燃料電池系統(tǒng)中的壓縮機的空氣流量調(diào)節(jié)到所需的值。然后將自適應(yīng)控制與標(biāo)稱反饋控制進行比較，以評估燃料電池系統(tǒng)中的瞬態(tài)行為和喘振保護。主要結(jié)果總結(jié)如下：

（1）本研究中開發(fā)的壓縮機型號可以顯示閥門關(guān)閉時出現(xiàn)喘振的情況，以減少空氣流量；

（2）自適應(yīng)控制的響應(yīng)速度比反饋控制快，并且反饋控制的反沖小于反饋控制，一般為7.38%。因此，在過沖和建立時間方面，自適應(yīng)控制的瞬態(tài)響應(yīng)優(yōu)于反饋控制；

（3）如果壓縮機系統(tǒng)中出現(xiàn)喘振，則自適應(yīng)控制的空氣流速比反饋控制恢復(fù)得更快。此外，與反饋控制相比，自適應(yīng)控制可以將建立時間縮短到大約2.5s。因此，在控制喘振時自適應(yīng)控制的響應(yīng)與反饋控制相比是有利的；

（4）在性能圖中，自適應(yīng)控制算法在控制壓縮機喘振方面總體上非常有效。