本技術(shù)涉及燃料電池，特別涉及一種燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、燃料電池發(fā)動機空氣子系統(tǒng)是一種非線性、強耦合、時變系統(tǒng)，對于空氣系統(tǒng)的控制應(yīng)具有一定的魯棒性和抗干擾的能力，這使得空氣系統(tǒng)的控制難度更大；另一方面，空氣系統(tǒng)的參數(shù)(空氣流量、壓力、溫度和濕度)將直接影響燃料電池系統(tǒng)的輸出特性，在系統(tǒng)運行過程中，需要保證空氣狀態(tài)進入電堆滿足其性能指標(biāo)要求，否則會直接影響系統(tǒng)效率、燃料電池性能和壽命等。

2、相關(guān)技術(shù)中，通過壓強和反饋壓強的差值，經(jīng)過改進的pr算法，輸出為背壓閥開度，通過流量和反饋流量的差值，經(jīng)過改進的pr算法，輸出為空壓機轉(zhuǎn)速，即利用改進的pr控制器進行流量和壓強的解耦，經(jīng)過pr控制器輸出分別為空壓機轉(zhuǎn)速和背壓閥開度，實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機空氣子系統(tǒng)的解耦。

3、然而，相關(guān)技術(shù)中利用改進的pr控制器進行流量和壓強的解耦，無法適用于低頻擾動下的性能，導(dǎo)致低功率區(qū)間易出現(xiàn)空壓機喘振的發(fā)生，降低了空氣子系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并且降低了空氣子系統(tǒng)響應(yīng)速度和運行效率，亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中利用改進的pr控制器進行流量和壓強的解耦，無法適用于低頻擾動下的性能，導(dǎo)致低功率區(qū)間易出現(xiàn)空壓機喘振的發(fā)生，降低了空氣子系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并且降低了空氣子系統(tǒng)響應(yīng)速度和運行效率等問題。

2、本技術(shù)第一方面實施例提供一種燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法，包括以下步驟：獲取燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)的空壓機出口實際流量、空壓機入口壓力和空壓機出口壓力，并利用所述空壓機出口壓力和所述空壓機入口壓力獲得所述空氣系統(tǒng)的空壓機壓比；根據(jù)所述空壓機壓比確定所述空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量，并利用所述喘振邊界質(zhì)量流量和所述空壓機出口實際流量對所述空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，以獲得所述空氣系統(tǒng)的喘振修正結(jié)果；基于所述喘振修正結(jié)果，確定燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差，分別將所述陰極計量比誤差和所述陰極入口壓力誤差輸入至基于改進粒子群算法的模糊pid(proportional-integral-derivative?controller，比例-積分-微分)控制器中，獲得所述空氣系統(tǒng)的空壓機轉(zhuǎn)速和背壓閥開度，以對所述燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)進行解耦控制。

3、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以對空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，分別將空氣系統(tǒng)的喘振修正結(jié)果確定的燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差輸入至基于改進粒子群算法的模糊pid控制器中，以對燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)進行解耦控制，有效的提升了空氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

4、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述根據(jù)所述空壓機壓比確定所述空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量，包括：利用多個目標(biāo)測試數(shù)據(jù)建立喘振邊界方程；基于所述喘振邊界方程和所述空壓機壓比，確定所述空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量。

5、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以利用喘振邊界方程和空壓機壓比確定空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量，從而提升空氣系統(tǒng)的空壓機喘振修正的準(zhǔn)確性。

6、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述利用所述喘振邊界質(zhì)量流量和所述空壓機出口實際流量對所述空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，包括：檢測所述喘振邊界質(zhì)量流量是否大于或等于所述空壓機出口實際流量；在檢測到所述喘振邊界質(zhì)量流量大于或等于所述空壓機出口實際流量的情況下，獲取所述空氣系統(tǒng)的旁通閥開度；利用所述旁通閥開度對所述空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理。

7、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以通過空氣系統(tǒng)的旁通閥開度控制空氣系統(tǒng)的旁通閥，從而可以旁通部分空氣流量來增加總的空氣流量，進而避免喘振的發(fā)生。

8、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述獲取所述空氣系統(tǒng)的旁通閥開度，包括：獲取所述喘振邊界質(zhì)量流量與所述空壓機出口實際流量的誤差值；根據(jù)所述誤差值確定所述空氣系統(tǒng)的旁通閥的控制輸入量；利用所述控制輸入量確定所述空氣系統(tǒng)的旁通閥開度。

9、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以確定空氣系統(tǒng)的旁通閥開度，有效地避免空氣系統(tǒng)中的空壓機喘振現(xiàn)象，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

10、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述確定燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差，包括：獲取所述燃料電池電堆的陰極入口實際計量比，并根據(jù)所述燃料電池電堆的陰極目標(biāo)計量比和所述陰極實際計量比確定所述陰極計量比誤差；根據(jù)所述燃料電池電堆的陰極入口目標(biāo)壓力和所述陰極入口實際壓力確定所述陰極入口壓力誤差。

11、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以分別確定燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差，以確保燃料電池的穩(wěn)定運行。

12、本技術(shù)第二方面實施例提供一種燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制裝置，包括：獲取模塊，用于獲取燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)的空壓機出口實際流量、空壓機入口壓力和空壓機出口壓力，并利用所述空壓機出口壓力和所述空壓機入口壓力獲得所述空氣系統(tǒng)的空壓機壓比；確定模塊，用于根據(jù)所述空壓機壓比確定所述空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量，并利用所述喘振邊界質(zhì)量流量和所述空壓機出口實際流量對所述空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，以獲得所述空氣系統(tǒng)的喘振修正結(jié)果；控制模塊，用于基于所述喘振修正結(jié)果，確定燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差，分別將所述陰極計量比誤差和所述陰極入口壓力誤差輸入至基于改進粒子群算法的模糊pid控制器中，獲得所述空氣系統(tǒng)的空壓機轉(zhuǎn)速和背壓閥開度，以對所述燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)進行解耦控制。

13、通過上述技術(shù)手段，燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制裝置可以對空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，分別將空氣系統(tǒng)的喘振修正結(jié)果確定的燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差輸入至基于改進粒子群算法的模糊pid控制器中，以對燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)進行解耦控制，有效的提升了空氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

14、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述確定模塊包括：建立單元，用于利用多個目標(biāo)測試數(shù)據(jù)建立喘振邊界方程；第一確定單元，用于基于所述喘振邊界方程和所述空壓機壓比，確定所述空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量。

15、通過上述技術(shù)手段，確定模塊可以利用喘振邊界方程和空壓機壓比確定空氣系統(tǒng)的喘振邊界質(zhì)量流量，從而提升空氣系統(tǒng)的空壓機喘振修正的準(zhǔn)確性。

16、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述確定模塊包括：檢測單元，用于檢測所述喘振邊界質(zhì)量流量是否大于或等于所述空壓機出口實際流量；第一獲取單元，用于在檢測到所述喘振邊界質(zhì)量流量大于或等于所述空壓機出口實際流量的情況下，獲取所述空氣系統(tǒng)的旁通閥開度；處理單元，用于利用所述旁通閥開度對所述空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理。

17、通過上述技術(shù)手段，確定模塊可以通過空氣系統(tǒng)的旁通閥開度控制空氣系統(tǒng)的旁通閥，從而可以旁通部分空氣流量來增加總的空氣流量，進而避免喘振的發(fā)生。

18、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述第一獲取單元包括：獲取子單元，用于獲取所述喘振邊界質(zhì)量流量與所述空壓機出口實際流量的誤差值；第一確定子單元，用于根據(jù)所述誤差值確定所述空氣系統(tǒng)的旁通閥的控制輸入量；第二確定子單元，用于利用所述控制輸入量確定所述空氣系統(tǒng)的旁通閥開度。

19、通過上述技術(shù)手段，本技術(shù)實施例可以確定空氣系統(tǒng)的旁通閥開度，有效地避免空氣系統(tǒng)中的空壓機喘振現(xiàn)象，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

20、可選地，在本技術(shù)的一個實施例中，所述控制模塊包括：第二獲取單元，用于獲取所述燃料電池電堆的陰極入口實際計量比，并根據(jù)所述燃料電池電堆的陰極目標(biāo)計量比和所述陰極實際計量比確定所述陰極計量比誤差；第二確定單元，用于根據(jù)所述燃料電池電堆的陰極入口目標(biāo)壓力和所述陰極入口實際壓力確定所述陰極入口壓力誤差。

21、通過上述技術(shù)手段，控制模塊可以分別確定燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差，以確保燃料電池的穩(wěn)定運行。

22、本技術(shù)第三方面實施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實現(xiàn)如上述實施例所述的燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法。

23、本技術(shù)第四方面實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上的燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法。

24、本技術(shù)第五方面實施例提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被執(zhí)行時，以用于實現(xiàn)如上的燃料電池發(fā)動機空氣系統(tǒng)的解耦控制方法。

25、本技術(shù)實施例可以對空氣系統(tǒng)進行喘振修正處理，分別將空氣系統(tǒng)的喘振修正結(jié)果確定的燃料電池電堆的陰極計量比誤差和陰極入口壓力誤差輸入至基于改進粒子群算法的模糊pid控制器中，以對燃料電池發(fā)動機的空氣系統(tǒng)進行解耦控制，有效的提升了空氣系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。由此，解決了相關(guān)技術(shù)中利用改進的pr控制器進行流量和壓強的解耦，無法適用于低頻擾動下的性能，導(dǎo)致低功率區(qū)間易出現(xiàn)空壓機喘振的發(fā)生，降低了空氣子系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，并且降低了空氣子系統(tǒng)響應(yīng)速度和運行效率等問題。

26、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實踐了解到。