Seleção de Algoritmos de Controle para Sistema de Célula de Combustível em Veículos com Célula de Combustível a Hidrogênio

A escolha de algoritmos de controle para o sistema de célula a combustível é crucial paraveículos com células de combustível de hidrogêniopois determina diretamente o nível de controle alcançado no atendimento aos requisitos do veículo. Um bom algoritmo de controle permite o controle preciso do sistema de células de combustível em veículos com células de combustível de hidrogênio, visando eliminar erros de estado estacionário e manter um controle de alta precisão. Pesquisadores anteriores exploraram vários algoritmos de controle para o sistema de célula de combustível, incluindo controle integral proporcional, controle de feedback de estado, controle de feedback negativo preditivo segmentado, feedforward não linear com 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 a hidrogênio devido à não linearidade e às incertezas dos parâmetros de seus sistemas de células de combustível, que impõem limitações. Particularmente, os algoritmos de controle convencionais enfrentam desempenho de malha fechada inaceitável ao lidar com mudanças dinâmicas de carga e variações de parâmetros do sistema. Atualmente, o controle fuzzy é considerado mais adequado para sistemas de células a combustível. Com base nisso, os pesquisadores propuseram um algoritmo de controle mais razoável, conhecido como controle incremental difuso de domínio variável.

01 Não linearidade do sistema de célula de combustível e incerteza dos parâmetros do sistema

Emboraveículos com células de combustívela utilização de hidrogênio como fonte de energia oferece inúmeras vantagens, como baixo ruído, alta eficiência, excelente desempenho de potência e longa autonomia, há processos de transporte interno simultâneos ocorrendo dentro da célula de combustível, como transferência de calor, transferência de carga, emissões de produtos e fornecimento de gases reagentes. A distribuição desigual de fatores internos como temperatura, umidade, fluxo de ar e corrente ao longo do campo de fluxo de reagentes introduz não linearidade e incertezas no sistema de célula de combustível. O não controle adequado desses fatores pode ter efeitos adversos no desempenho e no estado de saúde da célula de combustível.

02 Vantagens do controle incremental fuzzy com universo variável

O controle incremental difuso de domínio variável é uma otimização baseada no controle difuso. Ele mantém as vantagens do controle fuzzy, como não depender de um modelo preciso do objeto controlado, ter estrutura simples, boa adaptabilidade e forte robustez. Além disso, aborda o problema da baixa precisão em estado estacionário e do erro estático que o controle difuso pode apresentar. Ao usar fatores de escala para contrair ou expandir o domínio fuzzy, aumenta indiretamente o número de regras de controle, alcançando um controle livre de erros e de alta precisão. Além disso, a velocidade de resposta dinâmica do sistema de controle difuso de domínio variável é rápida dentro de uma grande faixa de erro, permitindo que o sistema evite zonas mortas de ajuste dentro de pequenas faixas de desvio, melhorando ainda mais o desempenho dinâmico e estático do sistema, bem como a robustez.

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