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摘要：本发明具体涉及基于PEMFC供气系统的滑模与PID级联控制方法，其中，提高过氧比OER和净功率是研究的热点。由于PEMFC供气系统的阴极压强是一个不可测数据，因此本发明在PEMFC三阶模型的基础上，构建对应的扩张状态观测器，进一步利用扩展状态观测器快速重构OER，以最大功率为控制目标拟合得到对应的最佳OER曲线，采用一种滑模与PID级联控制的方式来调节PEMFC的OER，进而确定PEMFC供氧系统的阴极进气量，以实现PEMFC的空气供给控制。本发明能够准确估计符合实际情况的系统阴极压强，并且能够准确控制系统的阴极进气量。

主权项：1.基于PEMFC供气系统的滑模与PID级联控制方法，其特征在于，包括：S1：构建PEMFC供氧系统模型；步骤S1中，通过如下公式表示PEMFC供氧系统模型： [x1,x2,x3]＝[wcp,Psm,Pca]；式中：Ist表示负载电流；表示空气压缩机角速度的变化率，为x1的导数；表示供给管道的压强变化率；表示阴极压强的变化率；Wcp表示通过空气压缩机的空气流量；u表示空气压缩机的工作电压；ncm表示电机的机械效率；kt、kv、Rcm表示驱动电机常数；Jcp表示空气压缩机和电机的连接惯性；Cp表示空气的比热容；Tatm表示大气温度；ncp表示空气压缩机的效率；Patm表示大气压强；γ表示比热容比；表示通用气体常数；Ksmout表示供应管道出口常数；Ma,atm表示空气摩尔质量；Vsm表示供给管道的体积；Tst表示电堆温度；Vca表示阴极流道体积；MO2表示氧气的摩尔质量；MN2表示氮气的摩尔质量；xO2atm表示入口气体中氧气的质量分数；watm表示气体湿度；CD表示回流管道卸流系数；AT表示回压阀开度；Psat饱和蒸汽压强；n表示电堆中单电池个数；Pca表示阴极压强的变化率；wcp表示空气压缩机角速度；Psm表示供给管道的压强；F表示法拉第常数；S2：基于PEMFC供氧系统模型选取供给管道模型，进而基于供给管道模型的参数构建对应的扩张状态观测器；步骤S2中，通过如下步骤构建扩张状态观测器：首先，将供给管道的压强变化率改写为： 其次，令并且，令随后，令x1＝z1，X＝z2，得到最后，构建得到如下的扩张状态观测器： 式中：表示扩张状态观测器的输出，即z1和z2的估计值，为的导数；β1和β2表示扩张状态观测器的增益；S3：通过扩张状态观测器的观测数据重构阴极压强，进而通过阴极压强结合PEMFC供氧系统模型的供给管道压强生成对应的重构OER曲线；步骤S3中，通过如下公式计算重构OER曲线： 式中：λO2表示重构OER曲线；表示扩张状态观测器的观测数据，即阴极压强；S4：以最大功率为控制目标拟合得到对应的最佳OER曲线；步骤S4中，通过如下公式计算最佳OER曲线：λO2ref＝5×10-8I3st-2.87×10-5I2st+2.23×10-3Ist+2.5；式中：λO2ref表示最佳OER曲线；Ist表示负载电流；S5：将重构OER曲线和最佳OER曲线的误差作为滑模控制器和PID控制器的输入，通过滑模控制器和PID控制器的输出总和确定空气压缩机的工作电压，进而确定PEMFC供氧系统的阴极进气量，以实现PEMFC的空气供给控制；步骤S5中，通过如下公式表示滑模控制器的控制函数：u1＝-b|S|ρsignS+us； 其中，S＝λO2ref-λO2； 式中：u1表示滑模控制器的输出；us为滑模控制器输出的一部分，为us的导数；S表示滑模控制器的滑模面；α、ρ、b、H、Km和KM均表示设置的常数；λO2ref表示最佳OER曲线；λO2表示重构OER曲线；通过如下公式表示PID控制器的控制函数：u2＝KPe+KIe+KDe；e＝λO2ref-λO2；式中：u2表示PID控制器的输出；KP、KI、KD分别表示比例增益、积分增益和导数增益；e表示误差；λO2ref表示最佳OER曲线；λO2表示重构OER曲线；通过如下公式计算空气压缩机的工作电压：u＝u1+u2；式中：u表示空气压缩机的工作电压；u1表示滑模控制器的输出；u2表示PID控制器的输出。

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