뉴스 - 수소 연료 전지 자동차용 연료 전지 시스템 제어 알고리즘 선정

수소 연료전지 자동차의 연료전지 시스템 제어 알고리즘을 선택할 때는 제어 요구사항과 구현 수준을 고려하는 것이 중요합니다. 우수한 제어 알고리즘은 연료전지 시스템을 정밀하게 제어하여 정상 상태 오차를 제거하고 고정밀 제어를 달성할 수 있도록 합니다. 연구자들은 비례-적분 제어(PIC), 상태 피드백 제어(SFC), 분할 예측 네거티브 피드백 제어(SPNC), 비선형 피드포워드 및 선형 2차 조절기 피드백 제어(LQRF), 일반화 예측 제어(GPC) 등 다양한 연료전지 시스템 제어 알고리즘을 연구해 왔습니다. 그러나 이러한 제어 알고리즘들은 연료전지 시스템의 비선형성과 불확실성으로 인해 수소 연료전지 자동차에 적합하지 않습니다. 특히 동적 부하 변화 및 시스템 매개변수 변동에 직면했을 때 이러한 알고리즘들은 한계를 보이며, 허용할 수 없는 수준의 폐루프 성능을 초래합니다.

현재 연료전지 시스템에 가장 적합한 제어 알고리즘은 퍼지 제어입니다. 퍼지 제어를 기반으로, 연구자들은 가변 영역 퍼지 증분 제어라는 더욱 합리적인 제어 알고리즘을 제안했습니다. 이 알고리즘은 제어 대상의 정확한 모델에 대한 독립성, 간단한 구조, 우수한 적응성 및 강건성 등 퍼지 제어의 장점을 유지하면서도, 퍼지 제어에서 발생할 수 있는 낮은 정상 상태 정확도와 정적 오차 문제를 해결합니다. 스케일링 계수를 사용하여 퍼지 영역을 확장하거나 축소함으로써, 제어 규칙의 수를 간접적으로 증가시켜 정상 상태 오차를 0으로 만들고 고정밀 제어를 달성합니다. 또한, 가변 영역 퍼지 증분 제어 시스템은 넓은 오차 범위 내에서 빠른 동적 응답을 보여 작은 오차 범위 내에서 조정 사각지대를 방지하고 시스템의 동적 및 정적 성능과 강건성을 더욱 향상시킵니다.

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연료전지 시스템 매개변수의 비선형성과 불확실성
수소 연료 전지 차량은 수소 가스를 에너지원으로 사용하여 저소음, 고효율, 우수한 출력 성능, 긴 주행 거리 등의 장점을 가지고 있지만, 연료 전지 내부에서는 열 전달, 전하 전달, 생성물 배출, 반응 가스 공급 등 다양한 내부 수송 과정이 동시에 발생합니다. 그 결과, 온도, 습도, 기류, 전류 등의 요소들이 반응물 유동장을 따라 불균일하게 분포하게 됩니다. 이는 연료 전지 시스템에 비선형성과 불확실성을 야기하며, 이러한 요소들을 적절히 제어하지 못하면 연료 전지의 성능과 수명에 악영향을 미칠 수 있습니다.

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가변 영역 퍼지 증분 제어의 장점
가변 영역 퍼지 증분 제어는 퍼지 제어를 기반으로 구축된 최적화 기법입니다. 이 기법은 제어 대상의 정확한 모델에 대한 독립성, 간단한 구조, 우수한 적응성 및 강력한 강건성 등 퍼지 제어의 장점을 유지하면서도, 퍼지 제어에서 발생할 수 있는 낮은 정상 상태 정확도와 정적 오차 문제를 해결합니다. 스케일링 계수를 사용하여 퍼지 영역을 확장하거나 축소함으로써 제어 규칙을 간접적으로 증가시킬 수 있어 정상 상태 오차를 0으로 만들고 고정밀 제어를 구현할 수 있습니다. 또한, 가변 영역 퍼지 증분 제어 시스템은 넓은 오차 범위 내에서 빠른 동적 응답 속도를 가지므로 작은 편차 범위 내에서 조정 사각지대를 방지하고 시스템의 동적 및 정적 성능과 강건성을 더욱 향상시킵니다.