[发明专利]质子交换膜燃料电池氢气供应控制系统辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池氢气供应控制系统辨识方法，S100、采集PEMFC氢气供应系统的试验数据，并进行预处理；S200、根据AIC准则的变化选择合适阶次；通过不同的延迟常数和系统阶次组合，得到AIC表，观测AIC表，通过AIC变化趋势确定系统阶次；S300、利用最小二乘法进行系统传递函数辨识；S400、利用matlab工具箱求解最小二乘解，得到系统辨识模型。无需对PEMFC氢气供应系统进行机理性分析，在具备PEMFC氢气供应系统设备时可快速进行PEMFC氢气相关控制研究，模型辨识精度高。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种适用于质子交换膜燃料电池气体供应的系统辨识方法及系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种通过氢气和氧气之间发生的氧化还原反应，将化学能转变为电能输出的发电装备。近年来，其在车载电源中备受青睐。世界各大汽车厂商竞相研发具备零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生的燃料电池汽车。

PEMFC的阳极供氢系统主要由储氢气瓶、开关阀、减压阀、阳极喷射器等组成。储氢气瓶用来储存高压氢气,其中气体压力可高达35MPa甚至70MPa,其上附带压力传感器、电磁阀和温度传感器等元件以检测氢气的压力、温度等各项指标,保证用氢安全。PEMFC两极的气体压力对燃料电池的性能会产生不可忽略的影响。气体压力的大小会影响反应过程中的离子或分子的渗透压，进而影响电化学反应速率。

PEMFC系统模型的建立是其控制策略设计的必要条件。PEMFC氢气供应系统的稳态数学模型相对复杂，因为在PEMFC的运行机理繁琐且其参与成分为固、液、气混合态，受目前研究水平的限制，PEMFC的气体供应系统动态模型的机理分析和实验验证都难以实现。故而，通过基于试验数据的系统辨识方法，得到面向控制的准确的PEMFC氢气供应系统模型，对于PEMFC控制系统研究意义显著。

发明内容

1、本发明的目的

本发明为了解决PEMFC系统模型的动态模型的机理分析和实验验证难以实现的问题，而提出了一种一种适用于质子交换膜燃料电池气体供应的系统辨识方法及系统。

2、本发明所采用的技术方案

本发明提出了一种质子交换膜燃料电池氢气供应控制系统辨识方法，包括：

PEMFC氢气供应系统的传递函数可表示为：

其中，a_i、b_i分别是系统各阶次的系数，z^-1是系统延迟算子，d为延迟常数；

对应的差分方程模型为：

y(t)+a₁y(t-1)+a₂y(t-2)+…+a_ny(t-n)

＝b₁u(t-d)+b₂u(t-d-1)+…+b_mu(t-d-m+1)+ε(t)；

其中，u是输入量的拉氏变换，ε(t)是辨识模型的残差信号；

所述PEMFC氢气供应系统的辨识方法包括以下步骤：

S100、采集PEMFC氢气供应系统的试验数据，并进行预处理；

S200、根据AIC准则的变化选择合适阶次；

通过不同的延迟常数和系统阶次组合，得到AIC表，观测AIC表，通过AIC变化趋势确定系统阶次；

其中，M是估计数据集中的值的数目，θ代表估计的参数，k是估计参数的个数；