[发明专利]燃料电池空气供给系统数据驱动离散三步解耦控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池空气供给系统数据驱动离散三步解耦控制方法，其特征在于：其步骤是：

S1、利用燃料电池空气供给系统模型的输入数据和输出数据，得到动态线性化数据模型

S11、PEMFC的空气供给系统描述成如下的一般非线性系统：

（1）

其中，是时间序列；为长度；是未知的正整数；是未知正整数；是时刻的输出向量；为空气供给系统的空气质量流量；为阴极压力；是时刻的输入向量；为空气压缩机转速；为节气门开度；代表着一般广义非线性函数；

S12、将模型（1）转变成动态线性化数据模型：

  （2）

其中，是的下一个时刻，；代表时刻的输出向量；；代表时刻的输入向量；是伪雅克比矩阵，其定义如下：

  （3）

其中，都是伪雅克比矩阵中的元素；

S13、伪雅克比矩阵用下面估计算法进行估计，定义性能指标函数为：

   （4）

其中，为惩罚函数；

S14、令对求偏导，则获得如下估计算法：

   （5）

其中，为的估计值；为步长因子；

S15、则动态线性化数据模型转换成如下：

     （6）；

S2、采用扩展状态观测器对系统的输出进行解耦，并将被解耦出来的部分列入到扩展状态

S21、动态线性化数据模型（6）转换成如下形式：

  （7）

其中，为对角矩阵；分别是的估计值；为耦合项向量；是的耦合项，是的耦合项；

则解耦模型如下：

  （8）

S22、设计扩展状态观测器实现对耦合项的估计和补偿，扩展状态观测器设计如下：

  （9）

其中，是的估计值；是的估计值；是的估计值；是的估计值；和是观测器增益；

S23、进一步的解耦动态线性化数据模型为：

  （10）

S3、设计基于离散三步法的无模型自适应控制器

S31、解耦动态数据模型（9）改写为：

 （11）

S32、接下来设计离散三步法控制器：

S321、类稳态控制

达到稳态的系统的下一时刻的系统输出等于这个时刻的系统输出，另，带入公式11中，解得稳态控制输入：

  （12）；

S322、前馈跟踪控制

在满足离散系统有能力达到稳态的同时，系统输出需要跟踪上给定的期望输出，另，同时将带入到公式11中解得系统前馈跟踪输出为：

  （13）

其中，为第j个输出的期望值；即, 为空气质量流量的期望值；为阴极压力的期望值；

S323、离散误差反馈控制

加入基于误差大小选择的反馈控制：

 （14）

其中分别为控制系数。