收藏本站
《上海交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于神经网络辨识模型的质子交换膜燃料电池系统建模与控制研究

王瑞敏  
【摘要】: 燃料电池被认为是发展最好的能源和未来最理想的氢能利用方式之一,因此,燃料电池发电技术的研究和开发成为目前全世界的研究热点。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是继碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的一种新型燃料电池。 随着PEMFC技术的逐渐成熟和接近商业化,PEMFC系统的发电性能必须得到可靠有力的保证。输出电压是表征PEMFC性能最重要的参数。PEMFC工作温度对其性能有很大的影响。本文参考了国内外研究质子交换膜燃料电池的经验,利用公开文献和本所的实验数据,建立了PEMFC电堆的动态参数模型。在此参数模型的基础上,利用智能方法进行系统辨识,建立起电压和温度的辨识模型。最后基于该辨识模型,设计了智能控制器对PEMFC的输出电压和温度进行控制研究。本文的主要工作内容和成果包括: (1)建立了比较全面的PEMFC仿真模型。本文结合机理和经验的建模方法,吸收了前人对PEMFC输出特性模型的研究成果,将电堆的主要物理结构参数作为变量,建立起PEMFC仿真模型。所建立的动态模型包括双电层动态、流道动态和温度动态,是较以往的模型更全面更系统的PEMFC动态模型。然后利用Matlab/Simulink对该模型进行了仿真分析。仿真结果表明该仿真模型能够正确反映各种操作参数的动态变化,可以作为系统设计、分析和控制的有效工具。 (2)应用径向基神经网络建立了PEMFC电压辨识模型。本文采用了一种改进的自适应最简结构算法对神经网络进行训练,使径向基神经网络在较短的时间内达到较高的精度。基于上述电压辨识模型,分别设计了基于正交最小二乘算法的模糊神经网络内模控制器和模糊PID控制器对PEMFC的输出电压进行控制,并对两种控制器进行了比较分析。PEMFC电压控制方案是将电流密度作为干扰量,采用调节阳极气体流量和阴极气体流量将输出电压控制在期望工作点。仿真结果表明,第一种控制器的控制效果更好一些。 (3)应用自适应模糊神经网络建立了PEMFC温度辨识模型。基于上述温度辨识模型,设计了基于Rough集理论的自适应模糊神经网络控制器和基于BP神经网络的PID控制器对PEMFC的温度进行控制研究,并对两种控制器进行了比较分析。控制器的目的是保证质子交换膜燃料电池系统工作在一个合适的温度范围内,并尽可能的减少波动范围。仿真结果表明两种控制器都可以达到预期目的,但是在进入稳态时间、超调量等控制性能指标方面,基于Rough集理论的自适应模糊神经网络控制器都明显的比基于BP神经网络的PID控制器要好。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TM911.4

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜涛;刘刚;杨杰;;基于H_2/H_□理论的BTT导弹模糊神经网络自适应控制[J];弹箭与制导学报;2011年03期
2 吴昆;娄平;全书海;;基于模糊对向传播网络的PEMFC建模[J];仪表技术;2011年07期
3 张胜刚;廖俊斌;林形形;王建黎;计建炳;;共价交联型质子交换膜的研究进展[J];高分子通报;2011年06期
4 李娜;田作华;;基于AVR单片机的燃料电池控制系统[J];实验室研究与探索;2011年08期
5 秦九红;;燃料电池用质子交换膜的选择[J];河南化工;2011年09期
6 程康;辛阳珍;温尔康;;质子交换膜燃料电池关键技术的研究进展[J];汽车工程师;2011年05期
7 戴涛;娄平;李小君;;质子交换膜燃料电池内阻测试系统设计[J];仪表技术;2011年08期
8 杨全勇;余意;詹志刚;;密封层厚度对国产材料燃料电池性能影响[J];电池工业;2011年03期
9 曹涛锋;林鸿;陶文铨;;质子交换膜燃料电池温度和电流分布同步测定[J];化工学报;2011年S1期
10 王旻鹤;刘一江;彭楚武;;模糊神经网络优化间谐波检测方法[J];电力系统及其自动化学报;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李仁发;乜崇义;;一种用模糊神经网络建立模糊模型的新方法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
2 邢杰;萧德云;;FALCON模糊神经网络及其在铝电解槽阳极效应预报中的应用[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
3 席东民;胡琳静;;模糊神经网络在单元机组协调控制中的应用[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
4 谭思云;李志明;;基于模糊神经网络的水泥回转窑分解炉温度控制[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 孙增圻;;模糊神经网络及其在系统建模与控制中的应用[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
6 徐洪钟;吴中如;;模糊神经网络模型在大坝安全监测中的应用[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
7 刘靖;刘念;王海田;党晓强;;基于模糊神经网络的同步发电机转子匝间短路预测[A];四川省电工技术学会电机、电测专业委员会2002年学术年会论文集[C];2002年
8 陈寿平;蒋旭平;;模糊神经网络技术在运动控制运用中的研究[A];全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集[C];2004年
9 梁志珊;张化光;;模糊神经网络的构造[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
10 刘国光;程青蟾;李燮里;张月兰;;声发射模糊神经网络[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 曹新华;游艇烧氢不是梦[N];中国船舶报;2001年
2 中科信研发中心 王静;电动汽车:21世纪的新型交通工具[N];科技日报;2001年
3 北京化工大学炭纤维及复合材料研究所 张学军;未来谁给我们供电?[N];计算机世界;2004年
4 本报记者 李兰;同在一个起跑线上[N];科技日报;2003年
5 信息产业部电子第十八研究所 汪继强;发展新型绿色环保电池刻不容缓[N];中国电子报;2001年
6 田戴;电动汽车牵引相关产业发展[N];中国环境报;2003年
7 记者徐风;燃料电池标准纳入 国家重大科技专项[N];中国质量报;2003年
8 太原理工大学洁净化工研究所 郝晓刚 孙彦平;燃料电池 21世纪的清洁发电技术[N];山西经济日报;2002年
9 翟扬;燃料电池,掀起你的盖头来[N];中国有色金属报;2002年
10 陈升;电动汽车有望在中国进入商业化[N];中国高新技术产业导报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑞敏;基于神经网络辨识模型的质子交换膜燃料电池系统建模与控制研究[D];上海交通大学;2008年
2 何海;混合动力汽车控制系统设计与仿真[D];华中科技大学;2005年
3 王勇献;蛋白质二级结构预测的模型与方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 吴建发;优选压裂井方法研究[D];西南石油学院;2005年
5 邓胜祥;石灰炉在线仿真技术与炉况诊断及复杂系统智能控制研究[D];中南大学;2004年
6 隗海林;LPG/汽油两用燃料发动机燃料转换过程控制策略研究[D];吉林大学;2007年
7 冯秀芳;无线传感器网络数据融合技术的研究及在机械故障诊断中的应用[D];太原理工大学;2009年
8 任芳;基于多传感器数据融合技术的煤岩界面识别的理论与方法研究[D];太原理工大学;2003年
9 朱燕飞;锌钡白回转窑煅烧过程智能建模研究[D];华南理工大学;2005年
10 艾芳菊;模糊神经网络的结构优化研究[D];中国科学院研究生院(成都计算机应用研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘瑞平;电控汽油机智能故障诊断系统[D];太原理工大学;2011年
2 孟凡华;模糊神经网络在大滞后非线性系统中的应用[D];河北工业大学;2004年
3 韩锋;基于模糊神经网络的电力系统短期负荷预测[D];河北农业大学;2011年
4 张克良;基于模糊神经网络的锅炉燃烧控制方法的研究[D];天津大学;2004年
5 高明帅;循环流化床锅炉灰循环系统控制优化研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 曾珞亚;模糊神经网络的应用与研究[D];广西师范大学;2000年
7 刘鑫伟;车辆行驶信息检测与主动避撞安全控制策略的研究[D];湖南大学;2010年
8 李兆福;模糊神经网络及其应用[D];南京理工大学;2003年
9 宋子辉;基于模糊神经网络技术的D350高速风机故障诊断系统研究[D];中南大学;2004年
10 付鹏程;模糊神经网络在改进跷板梁式减摇系统中的研究[D];武汉理工大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026