控制理论与应用

作者：赵洪辉,丁天威,王义琳,黄兴,都京,郝志强,闵海涛

单位：吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室,中国第一汽车股份有限公司研发总院,吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室,中国第一汽车股份有限公司研发总院,中国第一汽车股份有限公司研发总院,中国第一汽车股份有限公司研发总院,吉林大学汽车底盘集成与仿生全国重点实验室

关键词：质子交换膜燃料电池;怠速控制;零功率输出;输出功率非线性模型;扩展卡尔曼滤波观测器

质子交换膜燃料电池系统运行时,会短暂存在不需要功率输出的工况.为使系统在低功耗下零功率输出,需要考虑控制目标多样性和动态模型复杂性的问题,带来了阴极进气流量和电堆输出功率高精度跟踪控制的挑战.面向系统怠速控制,本文构建了一种基于模型的非线性控制框架.首先,推导了输出功率与阴极进气流量的非线性动态模型;其次, 设计了非线性扩展卡尔曼滤波观测器和状态反馈控制器相结合的控制方案;最后,在质子交换膜燃料电池实验平台上进行控制方案验证,并与比例–积分–微分(PID)控制器进行对比实验.实验结果表明,本文中所提出的控制策略,可以实现燃料电池系统的怠速控制,达到系统零功率输出的目的,且较PID控制器具有更快的响应速度和更好的系统动态.

来源：2025年第8期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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