1.质子交换膜燃料电池氢气供应系统灵活性能控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、根据气体动力学以及电机转速方程,针对质子交换膜燃料电池氢气供应系统的组件构建面向控制的动力学模型;S2、建立系统过氢比、阳极压力的误差动力学模型;S3、根据系统的误差动力学模型,建立用于检测排水阀流量干扰的自适应系统,通过引入自适应系统的修正信号,设计灵活性能函数,对过氢比以及阳极压力的跟踪误差进行转换;S4、设计后推控制器,选取合适的李雅普诺夫函数证明系统的稳定性,证明系统过氢比以及阳极压力跟踪误差满足灵活性能约束;步骤S1中,质子交换膜燃料电池氢气供应系统的动力学模型如下: ,其中, 为循环泵转速, 为供气歧管总压力, 为供气歧管氢气分压, 为阳极流场总压力, 为阳极流场氢气分压, 为返回歧管总压力, 为返回歧管氢气分压; 和 分别为离开循环泵的气体输出流量以及最大比例阀输出流量; 为电堆电流干扰, 为排水阀流量干扰,均为已知的系统干扰; 、 、 分别为氢气在供气歧管、阳极流场以及返回歧管的质量分数; 、 、 分别为氢气在供气歧管、阳极流场以及返回歧管的质量比例; 为循环泵电压, 为比例阀开度; 为系统参数,具体表达如下: ,其中, 为循环泵机械效率, 为电机系数, 为循环泵转动惯量, 为循环泵系数, 为循环泵比热容, 为循环泵温度, 为循环泵热量比, 为气体常数, 为供气歧管温度, 为供气歧管流量系数, 为供气歧管体积, 为氢气摩尔质量, 为阳极流场温度, 为阳极流场体积, 为阳极流场流量系数, 为堆栈数, 为净水系数, 为水蒸气摩尔质量, 为法拉第常数, 为返回歧管温度, 为返回歧管流量系数, 为返回歧管体积;系统的控制目标为阳极流场总压力 以及过氢比 ,过氢比 的表达式如下: ,其中, 为系统参数,其表达如下: 。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池氢气供应系统灵活性能控制方法,其特征在于,步骤S2中,误差动力学模型建立如下:定义误差变量: , , , ,其中, 为期望过氢比, 为阳极流场期望压力; 和 为虚拟控制律;关于误差变量的动态方程建立如下: ,其中, 、 是在可行域内平滑的非奇异系统函数, 、 是在可行域内平滑的非线性函数,具体表达如下: , , , ,其中, 。
3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池氢气供应系统灵活性能控制方法,其特征在于,步骤S3包括:S3.1、建立灵活性能约束,进行过氢比和阳极压力跟踪误差的转换,引入预设性能函数如下: ,其中, ; 、 和 为预设性能函数参数,均为正值,满足: ;跟踪误差需要满足的约束形式如下所示: ,其中, 、 为灵活性能边界参数; , , 与 为自适应系统提供的修正项;灵活性能约束的初值条件满足如下: ,误差约束条件进一步转化为: ;S3.2、建立用于检测排水阀流量干扰的自适应系统如下: , , , , , , , ,其中, 、 、 和 为自适应系统的状态; 、 为自适应系统参数;算子 ; 代表检测排水阀流量干扰的阈值; 为系统函数,具体形式如下: , 。
4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池氢气供应系统灵活性能控制方法,其特征在于,步骤S4包括:S4.1、针对所建立的质子交换膜燃料电池氢气供应系统的误差动力学方程,以及灵活性能的误差转换,设计虚拟控制律 、 以及控制律 、 如下: , ,其中, 、 、 和 为控制器参数;S4.2、基于误差系统模型,选取合适的李雅普诺夫函数证明系统的稳定性,同时证明系统过氢比以及阳极压力误差满足灵活性能约束;选取如下所示的李雅普诺夫候选函数: ,对 求导后,满足初值约束时, ,跟踪误差 、 、 和 是有界的;根据拉塞尔不变性定理,当 ,误差系统在控制器的作用下是渐近稳定的,系统跟踪误差始终在设定的灵活约束边界内。