燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建模與控制研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池具有比功率高、工作溫度低、發(fā)電效率高、噪聲低、零排放等優(yōu)良特性，受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。開展燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建模與控制研究是提高燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)性能的重要途徑，是當(dāng)前燃料電池研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。針對(duì)這個(gè)熱點(diǎn)問題，在分析燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，提出了溫度控制系統(tǒng)的模糊控制算法及空氣供給系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制算法，主要研究?jī)?nèi)容如下： 首先介紹了質(zhì)子交換膜燃料電

2、池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)建模與控制的研究概況，分析了質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理、發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制的特點(diǎn)，然后對(duì)比了機(jī)理建模和辨識(shí)建模兩種方法。 為研究發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)與系統(tǒng)輸出性能的關(guān)系，選擇溫度、氫氣壓力、電堆電流作為系統(tǒng)輸入，電堆輸出電壓作為系統(tǒng)輸出，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性關(guān)系的逼近能力，建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)輸入輸出模型，為制定控制策略提供了依據(jù)。 針對(duì)燃料電池溫度控制大慣性、超調(diào)量大等

3、問題，提出了結(jié)合電加熱、風(fēng)冷、水冷的溫度控制方案，研究了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度控制算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)整輸入隸屬度，增強(qiáng)了控制規(guī)則的魯棒性，從而減少了溫度波動(dòng)，解決了燃料電池低溫啟動(dòng)慢、性能差的問題，并且在高溫情況下具有更加理想的控制效果。 針對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)空氣風(fēng)量供給存在一定滯后等問題，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)控制算法，實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)空氣供給的優(yōu)化控制，提高空氣供給的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。仿真結(jié)果表明，本文給出的控制器設(shè)計(jì)方案