一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，包括如下步骤：搭建燃料电池的动态模型；对燃料电池动态模型做阶越响应试验，并基于所得到的响应数据采用最小二乘法进行传递函数辨识，然后利用辨识得到的模型进行PID控制器的参数整定；设计模糊控制器，根据电压误差以及电压误差的变化率，对其进行模糊化处理，利用模糊规则进行模糊推理以及去模糊化，得到修正参数，对比例系数与积分系数进行修正，微分作用以微分先行的算法实现。本发明专利技术能够有效抑制燃料电池非线性的影响，减小超调量，缩短过渡时间，克服积分饱和现象与微分作用的突跳现象，拥有理想的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法
本专利技术属于燃料电池控制领域，具体涉及一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法。
技术介绍
燃料电池是一种能将化学能直接转化为电能的电化学装置，其具有高效率、低污染与便于携带的特点，被广泛应用于各种发电领域，并有希望取代传统的化石能源。在所有的燃料电池中，燃料电池(固体氧化物燃料电池)因其较高的效率与较强的稳定性，同时不需要贵金属作为原材料的优势而备受瞩目，为了提高燃料电池的供电品质，对燃料电池输出电压的精确控制有着重要的意义。如今，传统PID控制器因其工作的高可靠性和结构的简单性被广泛应用于工业控制系统中。传统PID控制器的三个参数Kp、Ki、Kd是固定不变的，然而，由于燃料电池强烈的非线性，随着工况的变化，燃料电池内部的参数将会发生一些变化，原先的三个控制参数将不再适用，传统PID控制器的控制性能将会出现恶化，控制品质下降。同时，由于燃料电池燃料入口流量的限幅问题，传统PID控制器在控制作用中将会出现积分饱和的现象，这将会引起较大的超调与振荡，影响燃料电池的供电品质。此外，燃料电池还存在着负载扰动快速变化的问题，这就要求控制器需要具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：包括如下步骤：1)基于Matlab的Simulink仿真平台，搭建燃料电池的动态模型；2)对步骤1中燃料电池动态模型做阶越响应试验，并基于所得到的响应数据采用最小二乘法进行传递函数辨识，然后利用辨识得到的模型进行PID控制器的参数整定；3)设计模糊控制器，根据电压误差以及电压误差的变化率，对其进行模糊化处理，利用模糊规则进行模糊推理以及去模糊化，得到修正参数Kp1、Ki1，对比例系数与积分系数进行修正，微分作用以微分先行的算法实现，实现对燃料电池输出电压的控制。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：包括如下步骤：1)基于Matlab的Simulink仿真平台，搭建燃料电池的动态模型；2)对步骤1中燃料电池动态模型做阶越响应试验，并基于所得到的响应数据采用最小二乘法进行传递函数辨识，然后利用辨识得到的模型进行PID控制器的参数整定；3)设计模糊控制器，根据电压误差以及电压误差的变化率，对其进行模糊化处理，利用模糊规则进行模糊推理以及去模糊化，得到修正参数Kp1、Ki1，对比例系数与积分系数进行修正，微分作用以微分先行的算法实现，实现对燃料电池输出电压的控制。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：所述步骤3中的模糊控制器的隶属函数的语言变量采用七个等级，语言值分别是“(NB)”、“(NM)”、“(NS)”、“(ZO)”、“(PS)”、“(PM)”、“(PB)”，其中“(NB)”代表负大，“(NM)”代表负中，“(NS)”代表负小，“(ZO)”代表无差，“(PS)”代表正小，“(PM)”代表正中，“(PB)”代表正大。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：所述七个等级的语言变量中“(NB)”和“(PB)”的隶属函数为π型函数，“(NM)”、“(NS)”、“(ZO)”、“(PS)”、“(PM)”为三角型函数。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：所述步骤3中的模糊控制器采用的是两个输入和两个输出的模式，其输入为误差e与误差的变化率ec，输出为比例系数的修正值Kp1与积分系数的修正值Ki1，所述误差e与误差的变化率ec的表达式如下：e(k)＝r(k)-y(k)(1)ec(k)＝e(k)-e(k-1)(2)其中，r(k)表示电压设定值，y(k)表示电压输出值。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电压的模糊自适应PID控制方法，其特征在于：所述步骤3中模糊规则为：R1:if(eisNB)and(ecisNB)then(KpisPB)(KiisNB)R2:if(eisNB)and(ecisNM)then(KpisPB)(KiisNB)R3:if(eisNB)and(ecisNS)then(KpisPM)(KiisNM)R4:if(eisNB)and(ecisZO)then(KpisPM)(KiisNM)R5:if(eisNB)and(ecisPS)then(KpisPS)(KiisNS)R6:if(eisNB)and(ecisPM)then(KpisZO)(KiisNS)R7:if(eisNB)and(ecisPB)then(KpisZO)(KiisZO)R8:if(eisNM)and(ecisNB)then(KpisPB)(KiisNB)R9:if(eisNM)and(ecisNM)then(KpisPB)(KiisNB)R10:if(eisNM)and(ecisNS)then(KpisPM)(KiisNM)R11:if(eisNM)and(ecisZO)then(KpisPS)(KiisNS)R12:if(eisNM)and(ecisPS)then(KpisPS)(KiisNS)R13:if(eisNM)and(ecisPM)then(KpisZO)(KiisZO)R14:if(eisNM)and(ecisPB)then(KpisNS)(KiisZO)R15:if(eisNS)and(ecisNB)then(KpisPM)(KiisNB)R16:if(eisNS)and(ecisNM)then(KpisPM)(KiisNM)R17:if(eisNS)and(ecisNS)then(KpisPM)(KiisNS)R18:if(eisNS)and(ecisZO)then(KpisPS)(KiisNS)R19:if(eisNS)and(ecisPS)then(KpisZO)(KiisZO)R20:if(eisNS)and(ecisPM)then(KpisNS)(KiisPS)R21:if(eisNS)and(ecisPB)then(KpisNS)(KiisPS)R22:if(eisZO)and(ecisNB)then(KpisPM)(KiisNM)R...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宇枭，孙立，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32