质子交换膜燃料电池性能优化控制

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的热管理，是影响PEMFC安全、稳定、高效运行的核心关键因素。该文在分析PEMFC热管理子系统的结构，以及关键组成部件(包括空气压缩机、冷却液循环泵和冷却风扇)的工作原理基础上，首先搭建耦合热管理子系统的PEMFC非线性仿真模型，进一步将其简化处理得到用于控制的线性模型；在此基础上，设计基于卡尔曼滤波的状态观测器，以实现对状态和不可测量扰动的估计，从而消除模型稳态误差；随后设计目标计算器，以净输出功率跟踪误差最小化和系统效率最大化为目标，对PEMFC系统工作状态进行优化；进而基于线性控制模型，设计无偏显式模型预测控制(offset-free explicit model predictive control,offset-free EMPC)，对优化工作状态进行跟踪控制；最后，搭建一个软件在环(softwareintheloop,Si L)测试平台，通过与传统MPC控制策略的仿真结果对比可得，无偏EMPC控制策略可以显著将净输出功率的平均跟踪误差绝对值从344.29W减小到82.19W...