[发明专利]一种质子交换膜燃料电池系统温度主动容错控制方法

摘要

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池系统温度主动容错控制方法。首先建立质子交换膜燃料电池温度控制系统的模型，通过结构分析法针对模型建立系统结构矩阵，并使用Dulmage‑Mendelsohn分解系统结构矩阵，获得模型冗余部分，并构建系统余差以反映温度控制系统传感器故障，在故障识别基础上，设计了基于滑模的主动容错控制，对电堆出口温度实现精确控制。本发明解决了质子交换膜燃料电池系统温度控制模型在运行过程中的传感器失效问题，将基于模型的容错控制运用到温度控制中，可以有效提高燃料电池系统的可靠性与耐久性。

主权项

1.一种质子交换膜燃料电池系统温度主动容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立燃料电池系统温度控制模型；S2：通过结构分析法建立系统结构矩阵；通过结构分析法针对燃料电池系统温度控制模型建立横坐标为系统未知变量、纵坐标为系统方程的系统结构矩阵；对于系统结构矩阵中的任一元素，若矩阵元素所对应纵坐标的系统方程包含有该矩阵元素所对应横坐标的系统未知变量，则将该矩阵元素标记为1，反之则标记为0；S3：使用Dulmage‑Mendelsohn法分解系统结构矩阵，分解后的系统结构矩阵呈现为上三角形态；获得分解后的系统结构矩阵的冗余部分，冗余部分为分解后的系统结构矩阵中系统方程数量大于系统未知变量数量的区域；并在冗余部分中构建余差，通过余差在线检测燃料电池系统温度控制模型中的传感器故障：若余差低于设定阈值，则表明燃料电池系统温度控制模型中的传感器未发生故障，若余差超过设定阈值，则表明燃料电池系统温度控制模型中的传感器发生故障；S4：在步骤S3识别传感器故障基础上，设计基于滑模控制器的主动容错控制结构，对燃料电池出口温度实现容错控制。