【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池系统控制，具体而言，涉及一种燃料电池的空气供给控制方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
1、空气供给系统为质子交换膜的燃料电池提供电化学反应所需的氧气，以保证质子交换膜燃料电池高效的反应效率和安全的运行条件。
2、现有技术当中，质子交换膜燃料电池的空气供给系统主要由空气压缩机、中冷器、增湿器、尾排阀等器件组成。在空气供给过程中，要充分考虑空气供给的动态响应速度和进气压力与进气流量的耦合作用，以避免氧饥饿、附件能耗过大等不利情况，有效的质子交换膜燃料电池空气供给控制策略对保证pemfc系统在各工况下的可靠运行与效率具有重要意义。
3、然而，传统的控制方法包括内膜控制、前馈解耦控制、pid控制等方法均无法满足全工况范围内的控制精度要求，其主要原因在于未考虑质子交换膜燃料电池系统在不同工况下输出表现的差异性，选择全局单变量的控制方法，导致控制器的鲁棒性差。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池的空气供给控制方法、系统、设备及存储介质，以解决现有质子交换膜燃料电池的空气供给系统控制精度低、鲁棒性差的技术问题。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种燃料电池的空气供给控制方法，所述空气供给控制方法包括：
3、步骤s1：对燃料电池系统的全段输出功率区间进行分段线性拟合与参数辨识，以等差划分功率线性区间；
4、其中，所述全段输出功率区间为[10％*p额，10
5、步骤s2：离线对每段功率线性区间的空气进气压力与进气流量进行参数辨识和耦合矩阵解耦，以获得所述每段功率线性区间的理论解耦系数与状态空间方程；
6、步骤s3：根据所述燃料电池系统的电堆电流ist，确定所述电堆电流ist对应的功率线性区间及对应所述功率线性区间的实际解耦系数；
7、步骤s4：在线求解所述空气进气压力与进气流量的误差δe与误差变化率
8、步骤s5：根据误差δe与误差变化率在线求解模糊pi控制参数；
9、步骤s6：使用所述模糊pi控制参数在线控制所述空气进气压力与进气流量，迭代直至达到所述空气进气压力与进气流量的设定值。
10、可选地，在步骤s1当中，所述对燃料电池系统的全段输出功率区间进行分段线性拟合与参数辨识，以等差划分功率线性区间具体包括：
11、步骤s11：将质子交换膜燃料电池在所述全段输出功率区间的工况下进行分段等差划分，获得所述每段功率线性区间内的状态空间方程表达式；
12、步骤s12：以质子交换膜燃料电池的电堆电流ist为参考，确认当前电流值下所属的功率线性区间；
13、步骤s13：使用积分划分原理，分段拟合状态空间方程，并计算所述状态空间方程的可信度。
14、可选地，在步骤s2当中，所述离线对每段功率线性区间的空气进气压力与进气流量进行解耦系数求解，以获得所述每段功率线性区间的理论解耦系数与状态空间方程，具体包括：
15、步骤s21：测试获取初始的实际空压机转速n、实际尾排阀开度θ、实际空气进堆流量win和实际空气进堆压力pin；
16、步骤s22：对当前所述功率线性区间内的质子交换膜燃料电池的空压机转速n′、尾排阀开度θ′、空气进堆流量win′和空气进堆压力pin′进行线性拟合，以获得所述状态空间方程。
17、可选地，在步骤s22当中，所述状态空间方程表达式的表达式为：
18、x(t+1)＝ax(t)+bu(t)+f
19、其中，x＝[winpin]t，u＝[nθ]t，f为仿射项，a与b为系数矩阵，通过拟合获得。
20、可选地，在步骤s4当中，所述在线求解所述空气进气压力与进气流量的误差δe与误差变化率具体包括：
21、步骤s41：通过实际需求设定误差平方和与均方根误差的最大误差阈值；
22、步骤s42：通过所述状态空间方程求取线性拟合过程中当前的误差平方和与均方根误差，并与设定的误差平方和与均方根误差进行对比比较；
23、步骤s43：若当前的误差平方和与均方根误差均小于所述最大误差阈值时，即该段区间划分合理，开始进行下一功率线性区间的范围划分，直到完成全段输出功率区间的区域划分。
24、可选地，所述最大误差阈值小于等于5％。
25、可选地，在步骤s6当中，所述使用模糊pi控制参数在线控制所述空气进气压力与进气流量具体包括：
26、步骤s61：当质子交换膜燃料电池收到外部输入的期望输出电流ist′时，获取在所述期望输出电流ist′下的前馈控制参数；
27、其中，所述前馈控制参数包括期望空气进堆流量wref′、期望空气进堆压力pref′、期望空压机转速n′ref和期望尾排阀开度θ′ref；
28、步骤s62：根据质子交换膜燃料电池的电堆电流ist确定所对应的功率线性区间，并获得对应所述功率线性区间的解耦参数；
29、步骤s63：预测出所述空气进气压力与进气流量的设定值的误差δe，所述空气进气压力与进气流量的误差δe的计算表达式为：
30、δe(t)＝y(t)-yref(t)
31、其中，yref(t)为期望的空气进气压力与进气流量，y(t)表示为实际空气进气压力与进气流量；
32、计算未来的误差变化率所述未来的误差变化率表示为：
33、
34、其中，δe(t+1)为未来时刻的误差，δe(t)表示为当前时刻的误差；
35、步骤s64：设定好模糊pi规则后，实时在线计算所述空气进气压力与进气流量的设定值的误差δe和并代入模糊逻辑中计算控制参数kp与ki。
36、本专利技术的第二目的在于提供一种燃料电池的空气供给控制系统，应用于如上述所述的燃料电池的空气供给控制方法，所述空气供给控制系统包括：
37、分段线性化模块，用于将质子交换膜燃料电池在全段输出功率区间下进行分段等差划分，并获得每段功率线性区间内的状态空间方程；
38、解耦求解模块，用于对每段功率线性区间的空气进气压力与进气流量进行解耦系数的离线求解；
39、模糊控制模块，用于对所述空气进气压力与进气流量的误差及其误差变化率进行模糊逻辑运算，在线计算出pi的控制参数，进行模糊pi控制运算，直至所述空气进气压力与进气流量到达期望设定值。
40、本专利技术的第三目的在于提供一种电子设备，包括：
41、存储器，存储有计算机可读指令；
42、处理器，读取存储器存储的计算机可读指令，以执行上述所述的燃料电池的空气供给控制方法。
43、本专利技术的第四目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述所述的燃料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，所述空气供给控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤S1当中，所述对燃料电池系统的全段输出功率区间进行分段线性拟合与参数辨识，以等差划分功率线性区间具体包括：
3.根据权利要求2所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤S2当中，所述离线对每段功率线性区间的空气进气压力与进气流量进行解耦系数求解，以获得所述每段功率线性区间的理论解耦系数与状态空间方程，具体包括：
4.根据权利要求3所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤S22当中，所述状态空间方程表达式的表达式为：
5.根据权利要求4所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤S4当中，所述在线求解所述空气进气压力与进气流量的误差Δe与误差变化率具体包括：
6.根据权利要求5所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于：所述最大误差阈值小于等于5％。
7.根据权利要求1所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于：在步骤S6当中，所述使
8.一种燃料电池的空气供给控制系统，应用于如权利要求1-7任一所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，所述空气供给控制系统包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1－8中的任一项所述的燃料电池的空气供给控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，所述空气供给控制方法包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤s1当中，所述对燃料电池系统的全段输出功率区间进行分段线性拟合与参数辨识，以等差划分功率线性区间具体包括：
3.根据权利要求2所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤s2当中，所述离线对每段功率线性区间的空气进气压力与进气流量进行解耦系数求解，以获得所述每段功率线性区间的理论解耦系数与状态空间方程，具体包括：
4.根据权利要求3所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤s22当中，所述状态空间方程表达式的表达式为：
5.根据权利要求4所述的燃料电池的空气供给控制方法，其特征在于，在步骤s4当中，所述在线求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，徐泽俊，杨长江，绳新发，袁齐马，
申请(专利权)人：重庆地大工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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