뉴스 - 수소연료전지차용 연료전지 시스템 제어 알고리즘 선정

수소연료전지차용 연료전지 시스템 제어 알고리즘을 선정할 때는 제어 요건과 구현 수준을 고려하는 것이 매우 중요합니다. 우수한 제어 알고리즘은 연료전지 시스템을 정밀하게 제어하여 정상 상태 오차를 제거하고 고정밀 제어를 달성할 수 있도록 합니다. 연구자들은 비례-적분 제어, 상태 피드백 제어, 분할 예측 부궤환 제어, 비선형 피드포워드 및 선형 이차 레귤레이터 피드백 제어, 그리고 일반화 예측 제어를 포함한 다양한 연료전지 시스템 제어 알고리즘을 연구해 왔습니다. 그러나 이러한 제어 알고리즘은 연료전지 시스템 매개변수의 비선형성과 불확실성으로 인해 수소연료전지차에 적합하지 않습니다. 특히 동적 부하 변화 및 시스템 매개변수 변동에 직면할 경우 이러한 알고리즘의 한계로 인해 용납할 수 없는 수준의 폐루프 성능을 초래합니다.

현재 연료 전지 시스템에 가장 적합한 제어 알고리즘은 퍼지 제어입니다. 연구자들은 퍼지 제어를 기반으로 가변 영역 퍼지 증분 제어라는 더욱 합리적인 제어 알고리즘을 제안했습니다. 이 알고리즘은 제어 대상의 정밀 모델에 대한 독립성, 구조의 단순성, 우수한 적응성, 그리고 강건성과 같은 퍼지 제어의 장점을 유지합니다. 또한, 퍼지 제어에서 발생할 수 있는 낮은 정상 상태 정확도와 정적 오차 문제를 해결합니다. 스케일링 계수를 사용하여 퍼지 영역을 확장하거나 축소함으로써, 이 알고리즘은 제어 규칙의 수를 간접적으로 증가시켜 정상 상태 오차를 없애고 고정밀 제어를 달성합니다. 또한, 가변 영역 퍼지 증분 제어 시스템은 넓은 오차 범위 내에서 빠른 동적 응답을 나타내므로, 작은 편차 범위에서 조정 데드존을 피할 수 있고 시스템의 동적 및 정적 성능과 강건성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

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연료 전지 시스템 매개변수의 비선형성 및 불확실성
수소 연료전지차는 수소 가스를 에너지원으로 사용하므로 저소음, 고효율, 우수한 동력 성능, 긴 주행 거리 등의 장점을 가지고 있지만, 연료전지 내부에서는 열 전달, 전하 전달, 생성물 배출, 반응 가스 공급 등 여러 가지 내부 수송 과정이 동시에 발생합니다. 결과적으로 온도, 습도, 공기 흐름, 전류와 같은 요소들이 반응물 흐름장을 따라 불균일하게 분포됩니다. 이는 연료전지 시스템에 비선형성과 불확실성을 초래하며, 이러한 요소들을 적절히 제어하지 못하면 연료전지의 성능과 건전성에 악영향을 미칠 수 있습니다.

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가변 도메인 퍼지 증분 제어의 장점
가변 영역 퍼지 증분 제어는 퍼지 제어를 기반으로 하는 최적화 기법입니다. 제어 대상의 정밀 모델에 대한 독립성, 구조의 단순성, 우수한 적응성, 그리고 강력한 강건성과 같은 퍼지 제어의 장점을 그대로 유지하면서도, 퍼지 제어에서 발생할 수 있는 낮은 정상 상태 정확도 및 정적 오차 문제를 해결합니다. 스케일링 계수를 사용하여 퍼지 영역을 확장하거나 축소함으로써 제어 규칙을 간접적으로 증가시켜 정상 상태 오차를 없애고 고정밀 제어를 구현할 수 있습니다. 또한, 가변 영역 퍼지 증분 제어 시스템의 동적 응답 속도는 넓은 오차 범위 내에서 빠르므로, 작은 편차 범위 내에서 조정 사각지대를 피할 수 있고, 시스템의 동적 및 정적 성능과 강건성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.