質(zhì)子交換膜燃料電池的Hammerstein模型的辨識(shí)及其預(yù)測(cè)控制.pdf

1、由于能源短缺，化石燃料價(jià)格過高和環(huán)境意識(shí)的崛起，現(xiàn)代人開始尋找替代能源解決方案比以往更加熱切。燃料電池在許多方面比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(ICEs)更有優(yōu)勢(shì)，如高能量密度，高效率和無污染，將成為下一代主要能源之一。
　　 本文主要研究對(duì)象是質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC)也叫做固體聚合物燃料電池(Solid Polymer Fuel Cell，SPFC)，它除了具有燃料電

2、池的一般特點(diǎn)（如能量轉(zhuǎn)化效率高，環(huán)境友好等），而且還具有在室溫下快速啟動(dòng)，無電解液泄露，產(chǎn)物水易排出，壽命長，更高的比功率和比能量等顯著特征。因此，它在燃料電池領(lǐng)域如今已成為研究最為廣泛，增長最為快速的分支之一。為了對(duì)PEMFC給出合理的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和控制方案，必須對(duì)PEMFC進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和仿真，本文就PEMFC實(shí)驗(yàn)機(jī)理模型辨識(shí)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的Hammerstein模型以及對(duì)其預(yù)測(cè)控制的研究。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　 1.對(duì)PE

3、MFC系統(tǒng)搭建實(shí)驗(yàn)機(jī)理模型。首先對(duì)PEMFC通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建模，獲得其實(shí)驗(yàn)機(jī)理模型，使其能正確反映電堆的實(shí)際輸出特性。
　　 2.對(duì)PEMFC進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Hammerstein模型辨識(shí)。雖然實(shí)驗(yàn)機(jī)理模型避免了機(jī)理模型令人生畏的復(fù)雜性，便于對(duì)PEMFC進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，但是仍然很難對(duì)其進(jìn)行智能控制算法的研究。因此，為了發(fā)展有效的控制策略，本文對(duì)PEMFC進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Hammerstein模型辨識(shí)。Hammerstein模型不需要獲得系統(tǒng)

4、內(nèi)部基本原理，通過過程輸入輸出數(shù)據(jù)可以容易地構(gòu)建模型。
　　 3.針對(duì)已建立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Hammerstein模型，建立其模型預(yù)測(cè)控制方案。PEMFC是通過燃料和氧化劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的，負(fù)載電流或需求電功的任何改變都會(huì)改變PEMFC的操作條件，導(dǎo)致輸出電壓有很大的波動(dòng)。如果這些變化時(shí)PEMFC工作在偏高或偏低的工作條件下，其實(shí)際性能也會(huì)受到影響。為了滿足負(fù)載直流電壓的需求并通過控制天然氣輸入流量保持恒定的燃料利用率，本文基于H