[发明专利]一种基于未建模动态补偿的固体氧化物燃料电池控制方法

摘要

本发明公开了一种基于未建模动态补偿的固体氧化物燃料电池控制方法，先搭建基于未建模动态估计的固体氧化物燃料电池模型，再构建基于未建模动态补偿的非线性控制器，以迫使SOFC系统跟踪所需的电堆温度和电压，从而控制固体氧化物燃料电池；这样解决了在考虑SOFC系统未建模动力学的情况下，如何消除未建模动态对SOFC系统影响的问题，且具有较高的控制精度。

主权项

1.一种基于未建模动态补偿的SOFC控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、搭建基于未建模动态估计的SOFC模型；(1.1)、对现有SOFC模型进行离散化：V(k+1)＝f1(T(k),V(k),Wf(k),Wa(k),I(k))T(k+1)＝f2(T(k),V(k),Wf(k),Wa(k),I(k))其中，V(k)为k时刻时的电堆电压，T(k)为k时刻时的电堆温度，Wf(k)为k时刻时的SOFC的入口燃料流量，Wa(k)为k时刻时的SOFC的入口空气流量，I(k)为k时刻时的有界的随机干扰；f1(·)表示k时刻各参量与k+1时刻电压的函数映射关系，f2(·)表示k时刻各参量与k+1时刻温度的函数映射映射关系；(1.2)、对上述SOFC离散模型进行线性化：其中，其中，D1～D15为常数，H1～H12为常数；V*(k+1)为下一时刻SOF模型的输出电压，T*(k+1)为下一时刻时SOFC模型的输出温度，Wf0，Wa0，I0，T0和V0分别是燃料流量平衡点、空气流量平衡点、电流平衡点、温度平衡点及电压平衡点；z‑1为一阶延迟环节；(1.3)、建立下一时刻SOFC系统的输出与现有SOFC模型的输出之间的误差v(k+1)；其中，y(k+1)＝[V(k+1) T(k+1)]T为k+1时刻模型输出电压和温度；y*(k+1)＝[V*(k+1) T*(k+1)]为k+1时刻SOFC实际系统输出电压和温度；(1.4)、利用BP神经网络估计未建模的SOFC动态特性：其中，为k+1时刻未建模动态的估计值，为k+1时刻电堆电压估计值，为k+1时刻的电堆温度估计值；z_i为第i个输入变量；w_1,ji是第i个输入层到第j个隐含层的权值，i＝1,2,…,q，q为输入层层数，j＝1,2,…,p，p为隐含层层数；w_2,hj是第j个隐含层到第h个输出层的权值；b_1,i是第i个输入层阈值；b_2,h是第h个输出层阈值；(1.5)、建立基于未建模动态估计的SOFC模型：(2)、构建基于未建模动态补偿的非线性控制器；(2.1)、构建SOFC系统的控制律：其中，y(k)＝[V(k)‑V0 T(k)‑T0]T；u(k)＝[Wf(k)‑Wf0 Wa(k)‑Wa0]T；yr(k+1)＝[Vr(k)‑V0 Tr(k)‑T0]T；Vr(k)是期望电压值；Tr(k)是期望温度值；K(z‑1)、H(z‑1)、R(z‑1)和G(z‑1)是一阶延迟环节z‑1的矩阵多项式；(2.2)、将控制律代入至SOFC系统模型得：(2.3)、获取SOFC系统的控制律：