燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)建模與預(yù)測控制研究.pdf

1、燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)具有時變性、滯后性、不確定性、強(qiáng)耦合和強(qiáng)非線性，這些復(fù)雜特性為燃料電池發(fā)動機(jī)的控制增加了難度。為了提高燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)能力、運(yùn)行性能和穩(wěn)定性，針對目前現(xiàn)有的燃料電池模型多為組件或單電池模型、缺乏結(jié)合輔助設(shè)備建立的系統(tǒng)級模型、控制參數(shù)單一等特點，本文從系統(tǒng)的角度出發(fā)，把燃料電池堆和輔助系統(tǒng)結(jié)合起來，設(shè)計了燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，建立了燃料電池發(fā)動機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并設(shè)計燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)預(yù)測控制器。本文的主要研究成

2、果如下： 對質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和設(shè)計。提出了一種基于多層CAN網(wǎng)絡(luò)的分布式燃料電池發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行模塊化分配。這種控制結(jié)構(gòu)能夠減輕主控制器的運(yùn)算開銷，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時便于系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展。 在分析已有的質(zhì)子交換膜燃料電池模型基礎(chǔ)上，結(jié)合燃料電池電堆和各輔助系統(tǒng)，建立了燃料電池發(fā)動機(jī)各子系統(tǒng)模型；在此基礎(chǔ)上，提出了一種燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)級的綜合動態(tài)模型，并仿真分析了操作

3、條件對燃料電池發(fā)動機(jī)動態(tài)性能的影響。 從系統(tǒng)的角度出發(fā)，提出了基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)模型。并利用該模型進(jìn)行動態(tài)特性研究。仿真結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出與實驗輸出吻合，驗證了所建立的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較好的逼近實際的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，為燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)預(yù)測控制提供了較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。 對燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略進(jìn)行了研究，提出了一種基于雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燃料電池發(fā)動機(jī)預(yù)測控制策略，采用基于神經(jīng)網(wǎng)