Diseño de controladores LQR/LQG para su aplicación en sistemas de pilas de combustible tipo PEM

Abstract

Se presentan aportes y soluciones de control en el campo de sistemas de celdas de combustible PEM (Proton Exchange Membrane). Con base en el estudio de un modelo dinámico no lineal de un sistema de celdas de combustible PEM de laboratorio y sus componentes asociados (compresor de aire, humidificadores, líneas de calentamiento, válvulas, etc.), se trabaja en el diseño de un sistema de control de estequiometría de oxígeno en los canales de cátodo. A partir del modelo linealizado del sistema, se diseñan controladores del tipo LQR/LQG que dan solución al problema de control de flujo de aire en los canales de cátodo.

This paper aims to present the control problem of PEM (Proton Exchange Membrane) fuel cells and introduces its solution. Based on the study of a non-linear dynamical model of a laboratory type PEM fuel cell system and its associated components (air compressor, humidifiers, line heaters, valves, etc.), a control strategy for the stoichiometry of oxygen in the cathode channels is designed. From the linearized model of the system, an LQR/LQG controller is designed to give a solution to the control problem of the air flow rate in the cathode channels.