固體氧化物燃料電池的穩(wěn)定預測控制研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學能轉(zhuǎn)化為電能。在環(huán)境與能源備受人類關注的今天，SOFC的研究與工程開發(fā)越來越受到各國政府與科技人員的重視。SOFC發(fā)電系統(tǒng)要穩(wěn)定、安全、高效地運行，需要有高效的外圍控制系統(tǒng)加以保證，對SOFC系統(tǒng)進行有效控制能夠提高運行效率，延長電堆壽命，改善電能質(zhì)量，是推動SOFC實現(xiàn)實用化和商業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。
　　 在實際運行過程中，SOFC的定

2、輸出電壓運行方式要求保證輸出電壓恒定以及燃料利用率滿足約束。本文研究針對SOFC這種含有約束的系統(tǒng)，設計穩(wěn)定預測控制器來保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行。主要研究內(nèi)容如下：
　　 （1）針對帶額定負載的SOFC系統(tǒng)，設計雙模預測控制器?？刂破鞯脑O計基于額定負荷點上的辨識模型，通過在帶終端約束的預測控制和局部鎮(zhèn)定控制器之間切換，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，并引入積分作用，來消除穩(wěn)態(tài)偏差。通過電流負荷的擾動實驗，并與常規(guī)前饋一反饋PID控制器進行比較，驗證

3、了帶積分作用的雙模預測控制器的有效性。
　　 （2）針對基于額定負荷點辨識模型設計的控制器不能適應工況大范圍變動的問題，提出建立SOFC系統(tǒng)的分段仿射PWA模型。包括引入最近虛假鄰域法確定模型階次；參照不同的聚類指標選取子模型的個數(shù)；采用最小二乘法進行子模型的參數(shù)辨識。仿真實驗表明，建立的PWA模型可以較好地逼近實際對象。
　　 （3）針對變負載SOFC系統(tǒng)，基于所建立的分段仿射模型，利用多參數(shù)規(guī)劃方法離線設計分段仿射預