در فصل دوم پیل سوختی و مدلهای ارائه شده به صورت اجمال، مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه این فصل یک مدل مرتبه شش غیر خطی از سیستم پیل سوختی pem ارائه شده است که درآن خروجی های اندازه-گیری شده سرعت زاویه ای کمپرسور و فشارمانیفولد تغذیه ومانیفولد برگشت می باشد. جریان بار و ولتاژموتور dc به ترتیب به عنوان اغتشاش قابل اندازه گیری و ورودی کنترلی درنظر گرفته شده اند. ضمنا در این فصل به بررسی کنترل مد لغزشی پرداخته، مفاهیم پایه ای کنترل کننده مد لغزشی مرتبه بالا و الگوریتم های آنها معرفی و شرح داده خواهد شد. فصل سوم به بررسی پژوهش های علمی و گزارش های ارائه شده اخیر مرتبط با این پژوهش اختصاص دارد. در این فصل با تبیین فضای تحقیق در موضوع، جایگاه پژوهش جاری مشخص شده است. در فصل چهارم یک رویتگر زمان محدود بر پایه مد لغزشی مرتبه بالا به منطور تخمین استوکیومتری اکسیژن و حالتهای غیر قابل دسترس سیستم ارائه شده است. در این رویتگر، هر ترم تزریق خروجی از طریق یک الگوریتم مناسب مد لغزشی مرتبه ی بالا طراحی می شود. سرانجام متغیرهای حالت در زمان محدود و بدون نیاز به فیلتر و یا نیاز به تبدیل به فرم عادی، تخمین زده می شوند. با توجه به اینکه این ترمهای تزریق خروجی نیازمند مشتقات سطح لغزش می باشد الگوریتمی برای مشتق گیری گام به گام نیز در فصل چهارم ارائه شده است. در فصل پنجم شبیه سازی، جهت نمایش کارآئی تئوری ارائه شده، در زمینه طراحی رویتگر hosm و تئوری مشتق گیر گام به گام ارائه شده است. در این بخش رویتگر ارائه شده بر روی سیستم پیل سوختی بکارگیری شده و تخمین استوکیومتری اکسیژن در شرایط معمولی، عدم قطعی و نویزی مورد بررسی قرار گرفته است. مشتق-گیر گام به گام ارائه شده شبیه سازی شده و همچنین در رویتگر hosm قرار گرفته و کارایی آن ارزیابی شده است. در فصل ششم رساله، از بحث تخمین استوکیومتری اکسیژن در پیل سوختی با رویتگر hosm و مشتق-گیر گام به گام در این رویتگر، نتیجه گیری شده و در این فصل با ارائه پیشنهاداتی برای ادامه تحقیقات به پایان رسیده است. برای کامل نمودن تعاریف استفاده شده در پیل سوختی و کامل نمودن مفاهیم رویتگر و مشتق گیر، بخش ضمائم به این رساله در فصل هفتم اضافه شده است. ایده های ارائه شده و انجام پذیرفته در این رساله به عنوان مشارکت در ادبیات موضوع، به شرح ذیل می باشد: ? مدلی غیر خطی، مناسب برای طراحی رویتگر استخراج گردید. مدل غیر خطی پیل سوختی به صورت مناسب و بر اساس نیاز رویتگر بازچینی گردید تا از آن در طراحی رویتگر hosm، استفاد شود. ? یکی از نو آوری های کلیدی این رساله، فرموله سازی مجدد برای استوکیومتری اکسیژن، بگونه ای است که فقط بر حسب پارامترهای ثابت و حالتهای قابل اندازه گیری سیستم یعنی x4 ,x2 و x5بیان گردد. ? به عنوان سومین نوآوری، تست رویت پذیری و تعیین شاخص رویت پذیری برای طراحی رویتگر انجام شده است. چون معادلات پیل سوختی شدیدا غیرخطی و پپچیده است، تست رویت پذیری نیازمند محاسبه مرتبه یک ماتریس 6 ? 12 با مشتق تابع نسبت به خروجی های h1، h2 و h3 تا مرتبه سوم می-باشد. عملا نتیجه کار یک ماتریس پیچیده می گردد. لذا بررسی کامل بودن رتبه ماتریس به ابعاد 6 ? 12، به صورت حل یک مسئله مینیمم سازی دترمینان ماتریس رویت پذیری انجام شده است. ? چهارمین دستاورد، طراحی رویتگر مد لغزشی مرتبه بالاست. هدف از طراحی و تحقق رویتگر، تخمین جرم های اکسیژن و نیتروژن در سمت کاتد است. زیرا تخمین این متغیرها ارتباط مستقیم در محاسبه استوکیومتری اکسیژن دارد. در فرآیند طراحی، ملاحظه آن بوده که نیازی به باز نمائی به فرم کانونی و فیلتر نمودن سیگنالهای تخمینی در پروسه تخمین نبوده و همگرایی آن در زمان محدود محقق گردد. ? نوآوری پنجم، طراحی مشتق گیر و اثبات همگرایی رویتگر بوده است. در استفاده از این نوع رویتگرها باید مشتقات تا مرتبهn-1 از خطای خروجی در اختیار باشد و نیز بتوان زمان لازم برای همگرایی زمان محدود آنرا توسط رابطه ای حساب کرد. بعنوان نوآوری جدید یک مشتق گیر گام به گام ارائه شده است که در آن روشی برای تخمین زمان همگرایی ارائه شده است. در نهایت مدت زمان انتظار وکافی جهت تخمین مشتقات بدست آمده است. ? موضوع بعد محاسبه زمان همگرایی است. مشتق گیرهای گام به گام با الگوریتم پیچش برتر ارائه شده که ترمهای خطی را اضافه می نماید؛ تا همگرایی سریعتر به مبدا را ارائه دهد. تخمین زمان همگرایی بعنوان دستاورد جدید در مشتق گیر گام به گام ارائه شده است. ? به عنوان نوآوری جانبی و به موازات کارهای فوق، قوانین مفید (کافی) برای کاندیدا کردن تابع لیاپانوف مناسب برای الگوریتم مد لغزشی مرتبه دو استخراج شده، بصورت مدون ارائه شده است. تامین و اثبات همگرایی از شرایط اولیه محدود، به مبدا و تخمین زمان همگرایی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.