Core Concepts
포트-해밀토니안 프레임워크를 기반으로 한 확장된 상호 연결 및 감쇠 할당 수동성 기반 제어 기법을 통해 PEM 연료 전지의 연료 공급 시스템의 압력 동역학을 제어한다.
Abstract
이 논문은 PEM 연료 전지의 연료 공급 시스템(FDS)의 압력 동역학을 제어하기 위해 확장된 상호 연결 및 감쇠 할당 수동성 기반 제어(IDA-PBC) 기법을 제안한다.
연료 전지 스택은 편미분 방정식(PDE)으로 모델링될 수 있는 분산 매개변수 모델이다. 이 논문에서는 세그먼테이션 개념을 사용하여 PDE 모델을 상미분 방정식(ODE) 모델로 근사화한다. 따라서 각 세그먼트는 여러 개의 ODE를 가지고 있어 세그먼트의 총합 모델을 얻을 수 있다. 이후 질량 균형에 기반한 일반화된 다중 입력 다중 출력 집중 매개변수 모델을 포트-해밀토니안 프레임워크에서 개발하여 모델링 오차를 최소화한다.
모델링 오차는 FDS 세그먼트의 공간적으로 분포된 압력 차이와 실제 스택 압력과 측정된 출력 압력 사이의 차이로 인해 발생한다. 각 세그먼트의 수동성을 유지하여 세그먼트 간 연결 가능성을 보장한다.
재순환 및 애노드 배출을 모델링에 고려하여, 확장된 에너지 형성 및 출력 추적 IDA-PBC 기반 상태 피드백 제어기를 제안하여 세그먼트의 공간적으로 분포된 압력 동역학을 제어한다. 또한 알려진 외란을 가진 고차 슬라이딩 모드 관측기를 설계하여 FDS의 측정 불가능한 압력을 추정한다. 출력 피드백 제어의 성능 회복은 명시적 안정성 분석으로 달성된다. 제안된 IDA-PBC 접근법의 효과는 시뮬레이션 결과로 검증된다.
Stats
연료 전지 스택의 공간적으로 분포된 압력 동역학을 제어하기 위해 확장된 에너지 형성 및 출력 추적 IDA-PBC 기반 상태 피드백 제어기를 제안하였다.
알려진 외란을 가진 고차 슬라이딩 모드 관측기를 설계하여 FDS의 측정 불가능한 압력을 추정하였다.
출력 피드백 제어의 성능 회복은 명시적 안정성 분석으로 달성되었다.
Quotes
"연료 전지 스택은 편미분 방정식(PDE)으로 모델링될 수 있는 분산 매개변수 모델이다."
"세그먼테이션 개념을 사용하여 PDE 모델을 상미분 방정식(ODE) 모델로 근사화한다."
"질량 균형에 기반한 일반화된 다중 입력 다중 출력 집중 매개변수 모델을 포트-해밀토니안 프레임워크에서 개발하여 모델링 오차를 최소화한다."