Para a seleção de algoritmos de controle de sistemas de células a combustível em veículos movidos a 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 células a combustível, eliminando erros em regime permanente e alcançando alta precisão. Pesquisadores têm explorado diversos algoritmos de controle para sistemas de células a combustível, incluindo controle proporcional-integral, controle por realimentação de estado, controle preditivo segmentado com realimentação negativa, controle não linear com realimentação direta e controle linear quadrático com realimentação, além de controle preditivo generalizado. No entanto, esses algoritmos de controle não são adequados para veículos movidos a hidrogênio devido à não linearidade e à incerteza dos parâmetros do sistema. Esses algoritmos apresentam limitações, especialmente quando confrontados com mudanças 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 fuzzy, pesquisadores propuseram um algoritmo de controle mais adequado, denominado controle incremental fuzzy de domínio variável. Este algoritmo mantém as vantagens do controle fuzzy, como a independência de modelos precisos do objeto controlado, a simplicidade de estrutura, a boa adaptabilidade e a robustez. Além disso, ele aborda os problemas de baixa precisão em regime permanente e erros estáticos que podem surgir no controle fuzzy. Ao utilizar fatores de escala para expandir ou contrair o domínio fuzzy, o algoritmo aumenta indiretamente o número de regras de controle, alcançando erros em regime permanente nulos e controle de alta precisão. Ademais, o sistema de controle incremental fuzzy de domínio variável apresenta resposta dinâmica rápida em uma ampla faixa de erros, permitindo que o sistema evite zonas mortas de ajuste em pequenas faixas de desvio e aprimorando ainda mais o desempenho dinâmico e estático do sistema, bem como sua robustez.
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Não linearidade e incerteza dos parâmetros do sistema de células a combustível
Embora os veículos com células de combustível de hidrogênio apresentem vantagens como baixo ruído, alta eficiência, bom desempenho de potência e longa autonomia, utilizando hidrogênio como fonte de energia, diversos processos de transporte interno ocorrem simultaneamente dentro da célula de combustível, incluindo transferência de calor, transferência de carga, emissão de produtos e fornecimento de gases de reação. Consequentemente, fatores como temperatura, umidade, fluxo de ar e corrente elétrica são distribuídos de forma desigual ao longo do campo de fluxo dos reagentes. Isso introduz não linearidade e incerteza no sistema da célula de combustível e, se esses fatores não forem devidamente controlados, podem afetar negativamente o desempenho e a integridade da célula.
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Vantagens do controle incremental fuzzy de domínio variável
O controle incremental fuzzy de domínio variável é uma otimização baseada no controle fuzzy. Ele não só mantém as vantagens do controle fuzzy, como a independência de modelos precisos do objeto controlado, a simplicidade da estrutura, a boa adaptabilidade e a robustez, mas também aborda os problemas potenciais de baixa precisão em regime permanente e erros estáticos no controle fuzzy. Ao utilizar fatores de escala para expandir ou contrair o domínio fuzzy, as regras de controle podem ser indiretamente ampliadas, permitindo erros nulos em regime permanente e controle de alta precisão. Além disso, a velocidade de resposta dinâmica do sistema de controle incremental fuzzy de domínio variável é rápida em uma ampla faixa de erros, permitindo que o sistema evite zonas mortas de ajuste em pequenas faixas de desvio e aprimorando ainda mais o desempenho dinâmico e estático, bem como a robustez do sistema.
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Data da publicação: 11 de outubro de 2023
