[发明专利]一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法，通过在线多模型加权的预测控制克服了固体氧化物燃料电池的非线性多变量耦合问题，采用前馈的方法对电阻负载的扰动进行补偿实现扰动抑制，同时在性能指标中加入对氢气流量和空气流量的约束条件，通过基于卡尔曼滤波器的反馈校正环节，实现了控制系统的可行性，提高了控制效果，确保燃料电池在受到外部电阻发生变化后维持输出电压恒定，且燃料利用率处于合理范围0.7～0.9内。

主权项

一种基于多模型预测控制的固体氧化物燃料电池非线性抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：针对固体氧化物燃料电池自身所具有的非线性，对受控固体氧化物燃料电池在多个工作点下进行非线性分析并辨识建模，构建各工作点下线性燃料电池子模型；S2：确立以电阻负载变动范围为调度量，通过在线的线性插值方法将多个工作点下的燃料电池子模型合成为一个符合当前固体氧化物燃料电池非线性工作点的线性模型；S3：采用多模型加权的预测控制方法，设计前馈环节对作为可测扰动的负载电阻的补偿，控制输入燃料电池的氢气流量与空气流量，维持燃料电池系统输出电压恒定，且燃料利用率维持在0.7～0.9内，计算预测模型，并求解最优输入氢气流量和空气流量；S4：采用基于卡尔曼滤波器状态估计的反馈校正方法，在多模型加权的预测控制方法中对预测模型中的增广状态变量进行实时估计和矫正更新。