基于數(shù)據(jù)的燃料電池典型非正常工況故障檢測(cè)研究.pdf

1、PEM燃料電池作為一種環(huán)境友好型的新能源技術(shù)，在最近二十年中得到了研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。為了保證該設(shè)備健康穩(wěn)定的運(yùn)行，需要對(duì)系統(tǒng)的典型非正常工況進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線檢測(cè)，避免故障長(zhǎng)期存在而引起設(shè)備的損壞甚至癱瘓。PEM燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有動(dòng)態(tài)非線性特點(diǎn)，這使得對(duì)系統(tǒng)難以進(jìn)行精確的機(jī)理建模，從而限制了基于解析模型等先驗(yàn)知識(shí)的故障檢測(cè)方法的應(yīng)用。而傳感器技術(shù)的高速發(fā)展使我們能夠在系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)獲得大量蘊(yùn)含狀態(tài)信息的過程數(shù)據(jù)，這使得基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

2、的方法對(duì)PEM燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)具有很強(qiáng)的可行性。
　　本文以非線性PEM燃料電池系統(tǒng)為研究對(duì)象，從基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法出發(fā)，利用非高斯分布的工業(yè)過程數(shù)據(jù)，研究設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓收蠙z測(cè)算法，完成對(duì)PEM燃料電池的典型非正常工況下的故障檢測(cè)，主要研究?jī)?nèi)容為：
　　(1)針對(duì)PEM燃料電池系統(tǒng)非線性的特點(diǎn)，將局部加權(quán)投影估計(jì)算法和PLS故障檢測(cè)算法進(jìn)行結(jié)合拓展，推導(dǎo)出適用于該系統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)的故障檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)得到相應(yīng)的故障診斷策略

3、。
　　(2)應(yīng)用全潛投影理論對(duì)設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行改進(jìn)，克服空間投影不完全正交的缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，得到改進(jìn)后的四個(gè)子空間統(tǒng)計(jì)量，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)與輸出變量完全相關(guān)的主元子空間、與輸出正交的子空間、原殘差中變異信息較大的子空間、殘差空間這四個(gè)子空間的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過對(duì)以上統(tǒng)計(jì)量結(jié)合分析，得到當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的相關(guān)信息。
　　(3)對(duì)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的非高斯分布特點(diǎn)，提出使用Parzen窗法計(jì)算統(tǒng)計(jì)閾值，增強(qiáng)了算法的精確性。結(jié)合改進(jìn)后的算法，提出了完