非方系統(tǒng)的控制及其在燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、高維多變量系統(tǒng)常見于生產(chǎn)過程和制造工藝，多變量系統(tǒng)分為兩類:方系統(tǒng)和非方系統(tǒng)。方系統(tǒng)為輸入輸出維數(shù)相等的系統(tǒng)，而非方系統(tǒng)為輸入輸出不等的系統(tǒng)。其中非方系統(tǒng)又分為胖系統(tǒng)和瘦系統(tǒng)，胖系統(tǒng)屬于超定系統(tǒng)，即輸入變量多于輸出變量，瘦系統(tǒng)屬于不定系統(tǒng)，即輸入變量少于輸出變量。工業(yè)控制要求的日益提高，輸入變量和操作條件等的變化，產(chǎn)生了非方系統(tǒng)。對(duì)于非方系統(tǒng)的控制，傳統(tǒng)的控制方法難以滿足要求，所以需要新的控制方法來(lái)滿足更高的要求。本文的主要研究對(duì)象為非

2、方系統(tǒng)，運(yùn)用新的控制方法，從而對(duì)非方系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。
　　 首先，本文將基于內(nèi)模控制(IMC)方法的史密斯延遲補(bǔ)償控制器運(yùn)用于燃料電池非方系統(tǒng)，該方法可以對(duì)靜態(tài)解耦引起的缺陷進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)于模型近似造成的誤差影響，可以進(jìn)行很好的克服。其次，非方系統(tǒng)的輸入輸出維數(shù)不同，PID控制器之間存在耦合，通過常規(guī)多變量系統(tǒng)的方法不能有效消除這種耦合，從而使非方系統(tǒng)的PID控制具有一定困難。由于預(yù)測(cè)控制不要求系統(tǒng)的輸入輸出維數(shù)相等，所

3、以本文也試圖將預(yù)測(cè)控制用于非方系統(tǒng)的控制。為了增強(qiáng)該方法的實(shí)用性，本文針對(duì)模型預(yù)測(cè)控制(MPC)轉(zhuǎn)換為PID控制，從而可以方便運(yùn)用于實(shí)際工程中。
　　 質(zhì)子交換膜燃料電池( PEMFC)作為一種新能源，具有高效、環(huán)保、可再生的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。燃料電池系統(tǒng)包括氫氣供給系統(tǒng)、氧氣（空氣）供給系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，以往的研究多是討論燃料電池堆的建模及其控制問題，而本文綜合考慮燃料電池堆