[发明专利]一种燃料电池测试台加湿装置与基于迭代学习的控制方法

说明书

本发明涉及燃料电池加湿技术领域，具体涉及了一种燃料电池测试台加湿装置与基于迭代学习的控制方法。包括湿度设定步骤：设定气体湿度的理想轨迹和检测周期；气体通入步骤：将气体通入加湿装置；湿度检测步骤：实时检测加湿后的气体的湿度，生成一个检测周期内的气体湿度的实际轨迹；迭代学习步骤：根据气体湿度的理想轨迹和实际轨迹，进行迭代学习，通过改变加湿水液位高度，使实际轨迹趋近于理想轨迹。对气体加湿进行精确快速的调节。

技术领域

本发明涉及燃料电池加湿技术领域，具体涉及了一种燃料电池测试台加湿装置与基于迭代学习的控制方法。

背景技术

燃料电池是一种将反应物（燃料和氧化剂）的化学能直接转化为电能的电化学装置。对于选用氢气作为燃料的燃料电池，电化学反应的产物只有水和热，近年来燃料电池受到研究机构和企业的广泛关注，其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）因为比其他燃料电池具有更高的功率密度和更快的启动速度，已经成为研究的焦点。为了电池有良好的性能和耐久性，PEMFC中的膜必须进行水合，其中一部分水合作用是通过阴极的生成水向阳极传输来实现的，然而单一的水传输作用会导致水的分布不均，因此为了保证膜内含水量分布的均匀性，通常需要在将反应气体送入燃料电池之间通过加湿器对其进行加湿。

目前存在的燃料电池加湿技术主要有鼓泡加湿、喷淋加湿与膜加湿。鼓泡加湿由于加湿水存在热容，因此升温降温过程比较慢，无法实现加湿后气体湿度的快速调节。对于喷淋加湿方式，加湿水在气体中以液滴的形式存在，气液两相分配不均，可能引起电堆水淹。使用出电堆气体加湿进电堆气体的膜加湿方式，不能主动精确地调节入堆气体湿度，并且在流量突然改变时，湿度调节存在滞后，膜加湿方式不能满足加湿快速性要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种燃料电池测试系统加湿装置与基于迭代学习的控制方法，能够对气体湿度快速精准地进行控制。

本发明提供的基础方案：一种燃料电池测试台加湿装置的基于迭代学习的控制方法，包括以下步骤：

湿度设定步骤：设定气体经加湿后湿度的理想轨迹和检测周期；

气体通入步骤：将气体通入加湿装置；

湿度检测步骤：实时检测加湿后的气体的湿度，生成一个检测周期内的气体湿度的实际轨迹；

迭代学习步骤：根据气体湿度的理想轨迹和实际轨迹，进行迭代学习，通过改变加湿水液位高度，使实际轨迹趋近于理想轨迹。

本发明的原理及优点在于：在通入气体前，设定对气体湿度控制的理想轨迹和检测周期，将气体通入加湿装置后，检测出加湿后的气体的湿度，并生成其在该检测周期内的气体湿度的实际轨迹，根据设定的理想轨迹和检测的实际轨迹，进行迭代学习，改变加湿器中的加湿水液位，使实际轨迹趋近于实际轨迹。相比于现有技术，根据理想轨迹与实际轨迹之间的偏差，不断进行调整，经有限次迭代学习，使湿度的实际轨迹接近理想轨迹，从而对气体加湿进行精确快速的调节，并且不用依赖精确的数学模型。

进一步，所述迭代学习步骤包括以下步骤：

S1：给定以加湿水液位高度为控制量的初始控制律；

S2：在一个检测周期内进行一次迭代学习，重复迭代学习过程，更新控制律，并预设有终止条件，当设定轨迹与实际轨迹之差满足终止条件时，停止迭代学习。

给定液位高度的初始控制律，在迭代学习中对控制律进行修正，满足终止条件时停止迭代学习，达到对湿度快速精确控制的目的。

进一步，所述S2包括以下步骤：

S2-1：根据液位高度的初始控制律，改变加湿装置中的加湿液的液位；

S2-2：检测该周期内的气体的湿度，生成该检测周期内的气体湿度的实际轨迹；