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Este artículo presenta un sistema de control para reducir el consumo de hidrogeno para una celda de combustible de Membrana de Intercambio Protónico, considerando incertidumbres paramétricas. El sistema de control incluye un modelo no lineal en el espacio de estado para la celda de combustible, un filtro de Kalman/estimador, un regulador óptimo cuadrático y algoritmo de seguimiento de puntos de máxima potencia (MPP). El objetivo de control es suministrar la potencia de carga demandada, evitando el agotamiento del oxígeno y minimizando el consumo de hidrógeno por medio de un algoritmo de Perturbación y Observación (P&O). El desempeño del sistema de control es evaluado ante incertidumbres paramétricas al simular escenarios de perdida de desempeño como producto del envejecimiento del compresor. De esta forma, dos escenarios fueron simulados: un primer escenario simula un error entre la ganancia (de lazo abierto) del compresor de la celda de combustible y la del modelo; y un segundo escenario, con un error entre la corriente de pérdidas y del compresor de la celda de combustible con respecto al modelo. Los resultados de simulación muestran que el filtro Kalman/estimador logra contrarrestar las incertidumbres producidas por los cambios paramétricos del sistema. Igualmente, el algoritmo MPP logra suministrar el voltaje del compresor adecuado sin necesidad de un perfil óptimo en condiciones ideales.

This paper presents a non linear state space model and a linear control system for a Polymer Electrolyte Membrane fuel cell. The dynamics modeled are the temperature of the stack and the air fl ow compressor, and their main feature is the reproduction of the oxygen excess ratio behavior. The linear control system is a linear quadratic state feedback regulator and a Kalman fi lter, where the control objective is to avoid oxygen starvation and to minimize fuel consumption, through the tracking of an optimal load power profi le. The Kalman fi lter is designed in order to obtain information from some non-measurable states Este artículo presenta un modelo no lineal en el espacio de estado y un sistema de control lineal para una celda de combustible de Membrana de Intercambio Protónico. El modelo tiene como dinámicas la temperatura de la pila y el flujo de aire, y su principal rasgo es la reproducción del comportamiento de la razón de exceso de oxigeno. El sistema de control lineal es un regulador optimo cuadrático y un filtro de Kalman, cuyo objetivo de control es evitar el agotamiento de oxigeno y minimizar el consumo de combustible, a través del seguimiento de un perfil optimo de potencia de carga. El observador es diseñado con el fi n de obtener una completa información de los estados.