Seleção do algoritmo de controle do sistema de célula de combustível para veículo com célula de combustível de hidrogênio

Para a seleção de algoritmos de controle de sistemas de células de combustível em veículos com células de combustível de hidrogênio, é crucial considerar os requisitos de controle e o nível de implementação. Um bom algoritmo de controle permite o controle preciso do sistema de célula de combustível, eliminando erros de estado estacionário e alcançando um controle de alta precisão. Os pesquisadores exploraram vários algoritmos de controle para sistemas de células de combustível, incluindo controle integral proporcional, controle de feedback de estado, controle de feedback negativo preditivo segmentado, feedforward não linear e controle de feedback do regulador quadrático linear e controle preditivo generalizado. No entanto, estes algoritmos de controle não são adequados para veículos com células de combustível de hidrogênio devido à não linearidade e incerteza dos parâmetros do sistema de células de combustível. Esses algoritmos apresentam limitações, especialmente quando confrontados com alterações dinâmicas de carga e variações nos parâmetros do sistema, resultando em desempenho inaceitável em malha fechada.

Atualmente, o algoritmo de controle mais adequado para sistemas de células a combustível é o controle fuzzy. Com base no controle difuso, os pesquisadores propuseram um algoritmo de controle mais razoável chamado controle incremental difuso de domínio variável. Este algoritmo mantém as vantagens do controle fuzzy, como independência de modelos precisos do objeto controlado, simplicidade de estrutura, boa adaptabilidade e robustez. Além disso, aborda os problemas de baixa precisão em estado estacionário e erros estáticos que podem surgir no controle difuso. Ao usar fatores de escala para expandir ou contrair o domínio difuso, o algoritmo aumenta indiretamente o número de regras de controle, alcançando zero erros de estado estacionário e controle de alta precisão. Além disso, o sistema de controle incremental difuso de domínio variável exibe resposta dinâmica rápida dentro de uma ampla faixa de erros, permitindo que o sistema evite zonas mortas de ajuste dentro de pequenas faixas de desvio e melhorando ainda mais o desempenho dinâmico e estático do sistema, bem como a robustez.

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Não linearidade e incerteza dos parâmetros do sistema de célula de combustível
Embora os veículos com células de combustível a hidrogénio tenham vantagens como baixo ruído, alta eficiência, bom desempenho de potência e longa autonomia com gás hidrogénio como fonte de energia, muitos processos de transporte interno ocorrem simultaneamente dentro da célula de combustível, incluindo transferência de calor, transferência de carga, produto emissão e fornecimento de gases de reação. Como resultado, fatores como temperatura, umidade, fluxo de ar e corrente são distribuídos de forma desigual ao longo do campo de fluxo do reagente. Isto introduz não-linearidade e incerteza no sistema de célula de combustível e, se estes factores não forem devidamente controlados, podem ter efeitos adversos no desempenho e no estado de saúde da célula de combustível.

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Vantagens do controle incremental difuso de domínio variável
O controle incremental difuso de domínio variável é uma otimização baseada no controle difuso. Ele não apenas retém as vantagens do controle fuzzy, como independência de modelos precisos do objeto controlado, simplicidade de estrutura, boa adaptabilidade e forte robustez, mas também aborda os problemas potenciais de baixa precisão no estado estacionário e erros estáticos no controle fuzzy. Ao usar fatores de escala para expandir ou contrair o domínio difuso, as regras de controle podem ser aumentadas indiretamente, permitindo zero erros em estado estacionário e controle de alta precisão. Além disso, a velocidade de resposta dinâmica do sistema de controle incremental difuso de domínio variável é rápida dentro de uma ampla gama de erros, permitindo que o sistema evite zonas mortas de ajuste dentro de pequenas faixas de desvio e melhorando ainda mais o desempenho dinâmico e estático do sistema, bem como a robustez.

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