Autonoma undervattensfarkoster (AUV) är viktiga för oceanografisk forskning men begränsas av energilagring ombord. Hybridsystem som kombinerar protonbytesmembranbränsleceller (PEMFC) och litiumjärnfosfatbatterier (LFP) utnyttjar vätgasens höga energitäthet och batteriernas snabba respons. Denna avhandling undersöker energihanteringsstrategier för sådana hybrid-AUV, med fokus på icke-linjär modellprediktiv styrning (NMPC) och motsvarande strategier för förbrukningsminimering (ECMS). Inledningsvis jämfördes både en traditionell tabellbaserad ECMS och en PI-styrd ECMS (PIECMS) för att bestämma deras prestanda inom SOC-reglering och vätgasförbrukning. PI-ECMS uppvisar överlägsen SOC-stabilitet och robusthet och är vald för vidare jämförelse med två MPC-strategier: den ursprungliga NMPC (Old MPC) och en modifierad NMPC som direkt minimerar vätgasförbrukningen (New MPC). Simuleringar under kombinerade och representativa dykcykler utvärderar vätgasförbrukning, SOC-utveckling, effektfördelningsbeteende och beräkningsbehov. Resultaten visar att PI-ECMS upprätthåller den mest konsekventa SOC-metoden med minimal variabilitet, medan NMPC-strategier uppnår lägre genomsnittlig vätgasförbrukning och jämnare effektbanor men uppvisar bredare SOC-fluktuationer och enstaka konvergensfel. Beräkningsmässigt slutför ECMS optimeringen på sekunder, medan MPC kräver betydligt mer hårdvaruresurser för komplexa cykler. Dessa resultat belyser avvägningar mellan SOC-stabilitet, bränsleekonomi och beräkningskostnad. Om robusthet prioriteras är PI-ECMS den mest tillförlitliga metoden. Omvänt, när effektivitet och prediktiv anpassningsförmåga önskas, ger New MPC en bättre balans, vilket betonar vikten av styrenhetsval i hybrid AUV-energihantering.
Shuyi Deng (Wed,) studied this question.