收藏本站
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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 申强;范丽;;从专利角度分析质子交换膜燃料电池的动态特性[J];电池;2014年04期
2 任学佑;质子交换膜燃料电池开发现状[J];电池;2004年06期
3 毋茂盛,余达太,李果,张洋平;环境条件对质子交换膜燃料电池性能的影响[J];北京科技大学学报;2003年06期
4 许跃;刘文;刘群华;;质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的研究进展[J];中国造纸;2009年09期
5 马洋洋;宋宛泽;王鹏宇;;质子交换膜燃料电池建模研究综述[J];电源技术;2021年12期
6 侯健;杨铮;贺婷;李强;王倩;张建胜;;质子交换膜燃料电池热管理问题的研究进展[J];中南大学学报(自然科学版);2021年01期
7 杨志华;蔡冬;;质子交换膜燃料电池动态特性研究进展[J];科技信息;2010年12期
8 李奇;陈维荣;贾俊波;刘述奎;刘小强;;一种改进的质子交换膜燃料电池动态建模[J];系统仿真学报;2009年12期
9 卫东,曹广益,朱新坚;质子交换膜燃料电池自校正控制模型研究[J];计算机仿真;2003年09期
10 赵鑫;朱凯;郝冬;张妍懿;;车用质子交换膜燃料电池冷起动过程的分析[J];汽车工程师;2019年12期
11 郭怡;;质子交换膜燃料电池电气性能实验及建模研究[J];科技展望;2015年22期
12 ;质子交换膜燃料电池自行车[J];技术与市场;2009年06期
13 田玉冬,朱新坚,曹广益;质子交换膜燃料电池的温度实验分析[J];电池;2005年03期
14 刘驰,沈卫东,阮喻,王建立,杜明磊,宋思洪;小型质子交换膜燃料电池的增湿技术研究[J];能源技术;2004年04期
15 邵庆龙,曹广益,朱新坚;质子交换膜燃料电池可靠性分析[J];能源技术;2003年04期
16 孙世梅;孙天航;秦汉林;;不同工况下质子交换膜燃料电池性能实验对比分析[J];吉林建筑大学学报;2017年03期
17 CRISALLE Oscar Dardo;韩闯;吴莉莉;支长义;;质子交换膜燃料电池建模与控制研究进展[J];郑州大学学报(工学版);2015年06期
18 陈骏;余意;;质子交换膜燃料电池关键内阻研究进展[J];上海汽车;2016年10期
19 翟少琼;林瑞全;;质子交换膜燃料电池动态特性的分析与控制[J];闽江学院学报;2016年05期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 申会堂;张和平;李占宽;宋再卿;吝子东;;潜艇用质子交换膜燃料电池的应用现状及发展前景[A];第三届全国氢能学术会议论文集[C];2001年
2 涂曙光;肖金生;;质子交换膜燃料电池动态模型研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
3 尚斌;顾军;于涛;邹志刚;;质子交换膜燃料电池催化剂研究进展[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
4 涂曙光;肖金生;;质子交换膜燃料电池动态模型研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
5 孙立萍;李英;;基于人工神经网络改进的质子交换膜燃料电池模型[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
6 徐敏;阮新波;刘福鑫;;质子交换膜燃料电池经验模型[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
7 熊济时;肖金生;潘牧;袁润章;;不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
8 熊济时;肖金生;潘牧;袁润章;;不同截面流场的质子交换膜燃料电池模拟[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
9 杨朵;潘瑞;汪玉洁;陈宗海;;质子交换膜燃料电池动态建模与仿真[A];第18届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(18th CCSSTA 2017)[C];2017年
10 尚斌;顾军;于涛;邹志刚;;质子交换膜燃料电池催化剂研究进展[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
11 王丽娜;刘向;张伟;王涛;张新荣;孙毅;蒋永伟;朱荣杰;;质子交换膜燃料电池反极现象研究[A];第30届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2013年
12 竹秀玲;王彪;王华平;;质子交换膜燃料电池过渡金属复合钌系硫族催化剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
13 竹秀玲;;质子交换膜燃料电池过渡金属复合钌系硫族催化剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
14 金香兰;孟素凤;张志翔;李建忠;徐恒泳;陈亚中;;质子交换膜燃料电池氢源技术进展[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
15 齐亮;谢晓峰;徐景明;;质子交换膜燃料电池测试技术标准[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年
16 吴雪梅;贺高红;焉晓明;张海燕;刘建春;王洪福;;燃料电池质子交换膜的研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
17 李奇;陈维荣;刘述奎;黄进;田维民;;基于虚拟磁链的质子交换膜燃料电池并网控制系统研究[A];2012中国智能电网学术研讨会论文集[C];2012年
18 王振;韩吉田;;质子交换膜燃料电池动态特性仿真研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
19 王振;韩吉田;;质子交换膜燃料电池动态特性仿真研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
20 王晓恩;唐浩林;木士春;潘牧;;功能型复合质子交换膜在燃料电池中的应用进展[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前20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 张生生;质子交换膜燃料电池催化剂及低温环境适应性研究[D];北京交通大学;2007年
3 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
4 才英华;质子交换膜燃料电池水传递现象研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
5 杨兆一;质子交换膜燃料电池氧电极有序稳定结构的构筑及耐久性研究[D];北京科技大学;2020年
6 卢璐;提高质子交换膜燃料电池耐久性和动态响应的研究[D];大连交通大学;2014年
7 张建鲁;质子交换膜燃料电池电催化剂和阴极电极结构研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年
8 胡经纬;质子交换膜燃料电池的电化学和数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
9 谭保华;车用质子交换膜燃料电池湿度软测量研究[D];武汉理工大学;2014年
10 张云河;质子交换膜燃料电池阴极催化剂及电极过程动力学研究[D];中南大学;2004年
11 吴金锋;质子交换膜燃料电池电流密度分布的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
12 余意;质子交换膜燃料电池启停特性及控制策略研究[D];武汉理工大学;2013年
13 任庚坡;质子交换膜燃料电池性能仿真与水管理的实验研究[D];上海交通大学;2008年
14 王金龙;车用质子交换膜燃料电池及其混合动力系统性能研究[D];吉林大学;2007年
15 毕慧平;燃料电池用质子交换膜制备与性能研究[D];南京理工大学;2010年
16 吕维忠;新型空冷自增湿质子交换膜燃料电池技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
17 刘浩;质子交换膜燃料电池的寿命预测研究[D];浙江大学;2019年
18 涂海涛;质子交换膜燃料电池传递过程数值分析[D];大连理工大学;2007年
19 宁凡迪;高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究[D];中国科学技术大学;2021年
20 徐楠;燃料电池用新型交联质子交换膜的研究[D];上海交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 孙立萍;基于人工神经网络的质子交换膜燃料电池性能研究[D];大连交通大学;2010年
2 秦明俊;质子交换膜燃料电池工作性能数值仿真研究[D];上海交通大学;2009年
3 周浩然;质子交换膜燃料电池气液两相流动机制与水分布特性研究[D];武汉轻工大学;2020年
4 郭心如;高温质子交换膜燃料电池余热利用策略的模拟研究[D];宁波大学;2020年
5 卢华歆;基于快速电化学阻抗谱测量的在线质子交换膜燃料电池故障诊断[D];浙江大学;2020年
6 王宗松;质子交换膜燃料电池性能衰退与寿命预测研究[D];武汉理工大学;2020年
7 刘树良;质子交换膜燃料电池建模仿真与特性研究[D];武汉理工大学;2013年
8 彭飞;质子交换膜燃料电池系统建模与控制研究[D];中南大学;2013年
9 刘玮琳;车用质子交换膜燃料电池瞬态响应特性研究[D];华南理工大学;2010年
10 何海婷;质子交换膜燃料电池仿真研究[D];北京交通大学;2008年
11 徐靖;质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究[D];大连海事大学;2007年
12 唐梦南;自呼吸式质子交换膜燃料电池的设计与性能研究[D];武汉理工大学;2019年
13 康咪;质子交换膜燃料电池低温动态性能实验研究[D];北京交通大学;2011年
14 石肇元;质子交换膜燃料电池膜电极性能的研究[D];天津大学;2006年
15 邹雨廷;质子交换膜燃料电池动热质电耦合仿真研究与优化设计[D];江苏科技大学;2021年
16 马富存;考虑温度变化的质子交换膜燃料电池机理模型研究[D];长春理工大学;2014年
17 李猛;质子交换膜燃料电池催化剂层的数学建模与模拟[D];吉林大学;2009年
18 李忠华;质子交换膜燃料电池热模拟计算[D];武汉理工大学;2007年
19 赵月;质子交换膜燃料电池有序膜电极研究[D];大连交通大学;2013年
20 隋秀鹏;燃料电池用酸碱共聚物质子交换膜的合成与性能研究[D];长春工业大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 陈国峰;燃料电池质子交换膜在淄博实现量产[N];淄博日报;2020年
2 记者 覃秘;高温质子交换膜技术获突破 燃料电池商业化进程有望提速[N];上海证券报;2019年
3 记者 姚耀;国产质子交换膜燃料电池验收[N];中国化工报;2011年
4 记者 宋言荣 通讯员 冯埃生;我国首台燃料电池电动汽车实验成功[N];光明日报;2001年
5 ;浅谈质子交换膜燃料电池构成及关键辅助系统(下)[N];大同日报;2018年
6 中国工业报记者 祁晓玲;解决好三大环节投产比 实现商业化不是梦[N];中国工业报;2019年
7 本报记者 吴纯新;首条自主生产线投产 质子交换膜不再贵如黄金[N];科技日报;2021年
8 记者 冯海波;解决燃料电池高成本问题[N];广东科技报;2009年
9 杞人 燕婷;全球最大质子交换膜燃料电池示范电站落户广州大学城[N];科技日报;2010年
10 本报记者 庞利萍;让新能源汽车跑得更快更远[N];中国化工报;2010年
11 陈曦 通讯员 张华;换个“膜” 燃料电池汽车能跑得更远[N];科技日报;2019年
12 记者 庞利萍;全热交换膜给力建筑节能[N];中国化工报;2015年
13 记者 徐海涛;新一代燃料电池突破开发瓶颈[N];人民日报海外版;2015年
14 ;质子膜燃料电池[N];中国交通报;2000年
15 记者 温才妃 通讯员 胡守庚;质子“高速公路”破解燃料电池百年挑战[N];中国科学报;2020年
16 中国青年报·中青在线记者 胡春艳 通讯员 刘晓艳;科学家正努力给燃料电池建“高速公路”[N];中国青年报;2019年
17 高级工程师 大连化物所燃料电池研究部办公室主任 袁秀忠 大连化物所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源研究中心主任 孙海 大连化物所燃料电池研究部部长 中国能源研究会燃料电池专业委员会副主任委员 邵志刚;矢志不移勤耕耘 风劲扬帆续征程[N];中国科学报;2019年
18 记者 李陈续 通讯员 杨保国;燃料电池性能改善有了新思路[N];光明日报;2015年
19 本报记者 魏静;燃料电池或加入新能源汽车概念军团[N];中国证券报;2013年
20 本报记者 李香才;质子交换膜燃料电池技术取得进展[N];中国证券报;2013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
  • 010-62982499
  • 010-62783978