1.一种针对质子交换膜燃料电池系统的故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据质量守恒原理构造质子交换膜燃料电池系统数学模型，并确定质子交换膜燃料电池系统模型的状态方程，所述质子交换膜燃料电池系统数学模型为：其中，krm，out为返回歧管出口常数，kca，out为阴极出口常数，ksm，out为进气歧管常数，ηcp为压缩机效率，γ为空气比热的比值，Ra为空气气体常速， 为氧气气体常数， 为氢气气体常数， 为氢摩尔质量， 为氧摩尔质量，kt为压缩电机时间常数，kv为压缩电机速度常数，K1为比例增益，K2为公称压降系数，Cp为空气比热容，Tatm为大气温度，Tsm为供应歧管温度，Tst为返回歧管温度，Tst为烟囱温度，Vca为阴极体积，Vrm为返回歧管体积，n为燃料电池堆栈中的电池数量，F为法拉第常数(恒量)，Wcp为压缩机出口质量流量，patm为大气压力；

其状态方程为：

式中，

C＝[1 0 0 0]；

其中，状态向量x(t)、输入向量u(t)和输出向量y(t)定义为：T

y(t)＝[psm]

T

u(t)＝[Wcp krm，out]；

步骤2：考虑变时滞、干扰、不确定性和故障情况，给出系统delta算子状态方程的一般表达式；

步骤3：设计函数观测器，给出误差动态方程，并设计阈值以达到故障检测的目标；所述函数观测器为：

其中，ξ(t)是观测器的状态， 表示状态z(t)的估计值， 需要以指数速率趋近与z(t)，矩阵N、Nd、G、Gd、H和W是将要设计的观测器参数；

步骤4：利用李亚普诺夫函数，给出误差动态系统渐进稳定的充分条件，将所述充分条件转化为线性矩阵不等式，得出步骤3中函数观测器中需要设计的参数，实现质子交换膜燃料电池系统的故障检测。

2.根据权利要求1所述的针对质子交换膜燃料电池系统的故障检测方法，其特征在于，所述步骤2中系统delta算子状态方程的一般表达式如下：假设存在时变不确定性，并用预定义的矩阵ΔA，ΔAd，ΔB来描述系统的不确定性和模型误差，考虑到质子交换膜燃料电池系统的时滞、执行器故障和扰动，系统的故障模型可以表示为：

其中，f(t)表示执行器故障，d(t)表示外部干扰，y(t)为系统输出，A，Ad，B，E，D，C，L为已知的具有适当维数的常数矩阵；实值矩阵函数ΔA，ΔAd，ΔB表示范数有界参数的不确定性。即：

其中，E1，F1，E2，F2，E3和F3是已知的适当维数的实常数矩阵；

Delta算子的定义如下：对于上述系统的故障模型给出如下假设：假设1：基于Delta算子的时滞质子交换膜燃料电池系统的故障模型是渐近稳定的；

假设2：具有适当维数的已知常值矩阵(A，C)是可观测的。

3.根据权利要求1所述的针对质子交换膜燃料电池系统的故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中误差动态方程具体如下：定义状态估计误差：

令K＝WC‑L,得ξ(t)＝e(t)‑Kx(t)因此，误差动态方程可以表示如下：δe(t)＝Ne(t)+Nde(t‑h)+(H+KB+KΔB)u(t)+(KA+KΔA+GC‑NK)x(t)+(KAd+KΔAd+GdC‑NdK)x(t‑h)+KEf(t)+KDd(t)如果符合下列条件：

H+KB+KΔB＝0

KA+KΔA+GC‑NK＝0KAd+KΔAd+GdC‑NdK＝0KD＝0

则可得delta算子误差系统为：δe(t)＝Ne(t)+Nde(t‑h)+KEf(t)。

4.根据权利要求3所述的针对质子交换膜燃料电池系统的故障检测方法，其特征在于，所述步骤3中达到故障检测目标所需要设计的残差信号的阈值，具体如下：对于f(t)＝0，如果delta算子误差系统渐近稳定，则当t→∞时，有 残差信号设计为：

其中，指定矩阵Rj和Fj满足以下条件：RjL+FjC＝0

T T T

根据矩阵Rj和Fj满足的条件，可以选择所设计的矩阵Rj和Fj作为矩阵[L C ]的零空间的任意解，然后可以根据以下简洁的逻辑生成残差信号r(t)来检测故障：

5.根据权利要求1至4任一所述的针对质子交换膜燃料电池系统的故障检测方法，其特征在于，所述步骤4中误差动态系统指数稳定的充分条件为：对于给定的标量ε1＞0，ε2＞0，ε3＞0，ε4＞0，如果存在正对称矩阵P1和P2，其中，

D1＝‑KE1，D2＝‑KE2；

+ ι +

ω1＝F1(L‑LλCL)；

+ ι +

ω2＝F2(L‑LλCL)；

则delta算子误差系统是渐近稳定的。