基于支持向量機(jī)的SOFC系統(tǒng)逆動(dòng)力學(xué)建模及控制.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種高效、清潔的新型燃料電池，在熱電聯(lián)供、分布式發(fā)電、交通運(yùn)輸、移動(dòng)電源甚至軍事等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)于緩解能源危機(jī)、保護(hù)人類的生存環(huán)境、滿足人類社會(huì)對(duì)電力的需求以及保障國(guó)家安全都具有十分重大的意義。
　　 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)SOFC的研究主要集中在化工、材料、結(jié)構(gòu)等方面，對(duì)SOFC控制方面的研究還比較少，但它又是SOFC的實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化前必須解決的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題本文主要做了以下研究工作：<

2、br>　　 1.針對(duì)SOFC電堆對(duì)象，基于電化學(xué)理論，能量守恒理論以及Nernst方程建立了SOFC電堆模型?；诒疚乃⒌腟OFC電堆模型，分析了溫度、壓力、電流、燃料利用率、燃料組分等因素對(duì)SOFC輸出性能的影響。通過(guò)對(duì)象動(dòng)態(tài)過(guò)程的相關(guān)分析，獲得SOFC系統(tǒng)的溫度和電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
　　 2.在基于最小二乘支持向量機(jī)(LSSVM)的系統(tǒng)建模過(guò)程中，模型的每次更新都需要進(jìn)行一次矩陣求逆，難以用于復(fù)雜系統(tǒng)的在線辨識(shí)。同時(shí)

3、考慮到SOFC系統(tǒng)的復(fù)雜性，本文采用一種遞推最小二乘支持向量機(jī)(RLSSVM)方法建立SOFC系統(tǒng)逆動(dòng)力學(xué)模型，該算法利用遞推最小二乘算法(RLS)在線調(diào)整LSSVM的權(quán)向量和偏移量，通過(guò)修剪算法減少支持向量個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了SOFC對(duì)象逆動(dòng)力學(xué)模型的在線辨識(shí)。
　　 3.針對(duì)SOFC具有較強(qiáng)的非線性且常規(guī)成熟線性控制理論不適用的難點(diǎn)，本文將基于RLSSVM逆動(dòng)力學(xué)模型的自適應(yīng)逆控制方案引入到SOFC系統(tǒng)控制研究中。在這種自適應(yīng)逆控制

4、機(jī)制中，逆模型通過(guò)RLS算法更新，控制器依據(jù)ε-濾波進(jìn)行在線調(diào)整。通過(guò)逆動(dòng)力學(xué)模型在線辨識(shí)，同時(shí)考慮到溫度和電壓的耦合作用，實(shí)現(xiàn)SOFC系統(tǒng)溫度和電壓的綜合控制。
　　 本文仿真試驗(yàn)結(jié)果表明加壓運(yùn)行或是提高溫度運(yùn)行都可以有效提高SOFC輸出特性，氫氣比例越高則陽(yáng)極氫氣分壓越高，可以有效提高理想電勢(shì)，在運(yùn)行過(guò)程中燃料利用率一般保持一個(gè)恒定值；氫氣流量和電流的突變會(huì)導(dǎo)致電壓有個(gè)突變過(guò)程，然后逐漸收斂到穩(wěn)定值，溫度響應(yīng)則是一個(gè)逐漸收斂