[发明专利]一种基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：建立燃料电池电堆的非线性温度模型；

S2：通过自抗扰控制器对非线性温度模型进行控制；

S3：通过扩张状态观测器对外部总扰动进行观测与反馈，将非线性温度模型补偿为理想纯积分模型；

S4：基于非线性温度模型整定传统PI控制器，将传统PI控制器的比例增益用于设计外环比例控制器，对理想纯积分模型进行控制，达到抗干扰与跟踪的优化目标。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：所述燃料电池电堆温度模型如式(1)所示：

式(1)中，P_n为燃料电池电堆温度被控对象的开环增益，T_n为时间常数，它们都是环境温度T_ab、用电负荷L_d与运行时间t的函数；f_P为P_n与T_ab、L_d、t之间的函数关系，f_T为T_n与T_ab、L_d、t之间的函数关系。

3.根据权利要求2所述的基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：所述自抗扰控制器通过以下过程得到：

S2.1：根据式(1)整定传统PI控制器的比例增益k_p与积分增益k_i，传统PI控制器的传递函数G_c(s)如式(2)所示：

S2.2：根据整定后的比例增益k_p与积分增益k_i设计自抗扰控制器。

4.根据权利要求1所述的基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：所述步骤S3中的扩张状态观测器如式(3)所示：

式(3)中，z₁为x₁的估计，z₂为x₂的估计，x₁是燃料电池电堆温度y的状态空间变量，x₂为燃料电池电堆温度y的导数的状态空间变量，b₀为b_n的估计，P_n为对象开环增益，T_n为时间常数，β₁和β₂为扩张状态观测器的变量，u为控制量。

5.根据权利要求4所述的基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：所述步骤S3中的理想纯积分模型如式(4)所示：

式(4)中，是燃料电池电堆温度y的导数，f为外部总扰动，u₀为将非线性温度模型补偿为理想纯积分模型之前自抗扰控制器的输出。

6.根据权利要求4所述的基于数据驱动自抗扰控制的燃料电池温度控制方法，其特征在于：所述β₁和β₂的值通过式(5)整定得到：

式(5)中，ω₀为扩张状态观测器的带宽。