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非方系统PID控制设计及其在燃料电池输出电压控制中的应用

PID Control of Non-square Systems and Its Application in the Fuel Cell Voltage

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【作者】 张磊郝玉春韩虹飞谭文

【Author】 Zhang Lei, Hao Yuchun, Han Hongfei, Tan Wen School of Control & Computer Engineering, North China Electric Power University, Changping Beijing 102206, China

【机构】 华北电力大学控制与计算机工程学院

【摘要】 本文研究非方系统的PID控制。非方系统由于输入输出维数不同,PID控制器之间存在一定程度的耦合,而这种耦合不能简单地利用常规多变量系统的解耦方法消除,给PID控制带来一定困难。本文采用预测控制方法对非方系统进行控制,预测控制无需假设系统输入输出维数相同,因此非常适用于非方系统的控制。为了方便工程实现,本文提出将模型预测控制(MPC)转化为PID控制。将该方法应用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)输出电压动态模型上进行仿真,仿真结果表明,本文的方法控制效果良好,与传统的方法相比,抗负荷扰动性和鲁棒性更强。

【Abstract】 This paper studies PID control for non-square systems. A non-square system has unequal numbers of inputs and outputs and there exists coupling among its PID controllers. The coupling can’t be simply eliminated using conventional decoupling methods for square systems, thus it is hard to tune PID controllers for non-square systems. In this paper, we adopt predictive control for non-square systems since predictive control method doesn’t assume that the dimensions of inputs and outputs are equal and it is suitable for the control of non-square systems. To implement the final controller in practice, the paper proposes to reduce model predictive control(MPC) into PID control. The method is applied to a voltage model of Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). Simulation results show that the method can achieve better load rejection ability and robustness compared with traditional methods.

【基金】 国家自然科学基金资助,项目批准号:61174096
  • 【会议录名称】 第24届中国控制与决策会议论文集
  • 【会议名称】第24届中国控制与决策会议
  • 【会议时间】2012-05-23
  • 【会议地点】中国山西太原
  • 【分类号】TM911.4
  • 【主办单位】东北大学、IEEE工业电子分会、IEEE控制系统协会哈尔滨分会
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