发明人：赵震,王铁,李蒙,王戎,蔡龙,乔天佑
专利权人：太原理工大学
公开日：2020-07-10
公开号：CN111403779A
专利类别：发明公开
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摘要：本发明涉及一种燃料电池汽车热管理系统中的模型参考自适应控制方法。燃料电池热管理系统的控制是保证燃料电池系统可靠运行的一个关键因素,由于热管理系统具有高度的非线性,模型参数存在不确定性,特别是存在外部温度和负载动态变化的情况下,系统温度控制容易出现跟踪滞后、超调量大等缺点。针对以上问题,本发明设计了一种模型参考自适应控制方法,通过调节冷却液质量流量和旁通阀开启系数,对电堆温度和循环冷却液入口温度进行控制。本发明的控制方法简洁高效,可方便地应用于各种功率等级的燃料电池系统中,实时有效的进行温度控制。
1.一种应用在燃料电池热管理系统中的模型参考自适应控制方法,其特征在于：根据燃料电池热管理系统动态模型,完成被控对象多变量线性状态空间模型,在考虑外部温度和负载动态干扰的情况下,空间模型的参考自适应控制系统通过控制冷却液质量流量和旁通阀开启系数,对电堆温度和冷却液入口温度进行有效控制；被控对象多变量线性状态空间模型为y＝Cx,式中,x＝[TFC,TRV]状态变量,u＝[mcl,f]输入变量,w＝[Tamb,I]干扰,y＝[TFC,TRV]为输出；TRV为冷却液箱温度,TFC为电堆的工作温度,mcl为冷却液质量流量；f为旁通阀开启系数,Tamb为环境温度,I为电力负载电流；A、Bu、Bw为矩阵；被控对象多变量线性状态空间模型的参考自适应控制系统由参考模型、被控模型和自适应机构三部分组成；其中被控模型为式中,Ap、Bp为被控矩阵,u(t)为被控输入变量,xp(t)为被控状态变量；参考模型形式为：式中,Ar和Br为参考矩阵,r(t)为有界参考输入向量,xr(t)为参考状态变量；当被控对象参数Ap和Bp已知时,自适应机构控制律的形式如下： 由可得其中k是参数时变的增益矩阵,k*为k的最优值,是模型匹配时自适应机构的参数矩阵,Ap-Bpk*＝Ar,Bp＝Br；通过不断地调整自适应机构的参数矩阵k*,以实现被控模型的被控状态变量跟踪参考模型的参考状态变量,当被控模型跟踪参考模型,使得广义误差e＝xr(t)-xp(t)最小,即被控模型被控状态变量xp(t)跟踪参考模型参考状态变量xr(t)；当被控对象参数Ap和Bp未知时,k*的值无法进行精确计算,因此,按照自适应的要求,通过不断地调整自适应机构的使被控对象的动态特性与参考模型的动态特性相一致,即使e为0,动态跟踪误差满足下式：
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