摘要：针对质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）的强非线性及强耦合特性,该文提出一种适用于PEMFC系统过氧比（oxygen excess ratio,OER）估计的高阶滑模（high order sliding mode,HOSM）观测器设计方法。该方法采用HOSM算法对输出误差进行调节,使其在有限时间内趋于零,进而通过准确估计PEMFC系统中难于利用传感器直接测量的变量（如,供应管道中空气质量、阴极侧氧气以及氮气质量等）,求解系统OER,为空气闭环系统的精确控制和动态性能的提高奠定了基础。最后,在RT-LAB半实物平台上进行硬件在环的实验验证,对所提出的HOSM观测器与传统的滑模观测器进行对比实验。实验结果表明,所设计的HOSM观测器性能优于传统的滑模观测器,在存在模型参数不确定性和测量噪声的条件下,仍具有快速的收敛特性,且表现出了良好的鲁棒性。

关键词：质子交换膜燃料电池系统 高阶滑模观测器 过氧比估计 硬件在环 

单位：西南交通大学电气工程学院; 四川省成都市610031