Para la selección de algoritmos de control de sistemas de celdas de combustible en vehículos de hidrógeno, es crucial considerar los requisitos de control y el nivel de implementación. Un buen algoritmo de control permite un control preciso del sistema, eliminando errores de estado estacionario y logrando un control de alta precisión. Los investigadores han explorado diversos algoritmos de control para sistemas de celdas de combustible, incluyendo control proporcional-integral, control de retroalimentación de estado, control de retroalimentación negativa predictiva segmentada, control de retroalimentación no lineal de regulador cuadrático y de avance, y control predictivo generalizado. Sin embargo, estos algoritmos de control no son adecuados para vehículos de hidrógeno debido a la no linealidad e incertidumbre de los parámetros del sistema. Estos algoritmos presentan limitaciones, especialmente cuando se enfrentan a cambios de carga dinámica y variaciones en los parámetros del sistema, lo que resulta en un rendimiento inaceptable en bucle cerrado.
Actualmente, el algoritmo de control más adecuado para sistemas de pilas de combustible es el control difuso. Basándose en este último, los investigadores han propuesto un algoritmo de control más razonable, denominado control incremental difuso de dominio variable. Este algoritmo conserva las ventajas del control difuso, como la independencia de modelos precisos del objeto controlado, la simplicidad de la estructura, la buena adaptabilidad y la robustez. Además, soluciona los problemas de baja precisión en estado estacionario y los errores estáticos que pueden surgir en el control difuso. Al utilizar factores de escala para expandir o contraer el dominio difuso, el algoritmo aumenta indirectamente el número de reglas de control, logrando cero errores en estado estacionario y un control de alta precisión. Además, el sistema de control incremental difuso de dominio variable presenta una respuesta dinámica rápida dentro de un amplio rango de errores, lo que permite al sistema evitar zonas muertas de ajuste dentro de pequeños rangos de desviación y mejora aún más el rendimiento dinámico y estático del sistema, así como su robustez.
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No linealidad e incertidumbre de los parámetros del sistema de pilas de combustible
Si bien los vehículos de pila de combustible de hidrógeno ofrecen ventajas como bajo nivel de ruido, alta eficiencia, buen rendimiento energético y amplia autonomía con gas hidrógeno como fuente de energía, muchos procesos de transporte interno ocurren simultáneamente dentro de la pila de combustible, incluyendo la transferencia de calor, la transferencia de carga, la emisión de productos y el suministro de gases de reacción. Como resultado, factores como la temperatura, la humedad, el flujo de aire y la corriente se distribuyen de forma desigual a lo largo del campo de flujo de reactivos. Esto introduce no linealidad e incertidumbre en el sistema de pila de combustible, y si estos factores no se controlan adecuadamente, pueden tener efectos adversos en el rendimiento y el estado de la pila de combustible.
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Ventajas del control incremental difuso de dominio variable
El control incremental difuso de dominio variable es una optimización basada en el control difuso. No solo conserva las ventajas del control difuso, como la independencia de modelos precisos del objeto controlado, la simplicidad de la estructura, la buena adaptabilidad y la robustez, sino que también aborda los posibles problemas de baja precisión en estado estacionario y errores estáticos en el control difuso. Mediante el uso de factores de escala para expandir o contraer el dominio difuso, las reglas de control pueden incrementarse indirectamente, lo que permite cero errores en estado estacionario y un control de alta precisión. Además, la velocidad de respuesta dinámica del sistema de control incremental difuso de dominio variable es rápida dentro de un amplio rango de errores, lo que permite al sistema evitar zonas muertas de ajuste dentro de rangos de desviación pequeños y mejora aún más el rendimiento dinámico y estático, así como la robustez del sistema.
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Hora de publicación: 11 de octubre de 2023
