燃料電池機器人混合電源建模與控制研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，能源與環(huán)境問題越來越突出，燃料電池作為一種新型環(huán)保能源，越來越受到人們的重視。質(zhì)子交換膜燃料電池清潔環(huán)保、節(jié)能高效，可為機器人電源提供一種新的解決方案。但燃料電池單獨供電難以滿足機器人系統(tǒng)的動態(tài)需求，需要配備輔助電源構(gòu)成混合電源系統(tǒng)共同為機器人供電。燃料電池與輔助電源的功率合理分配是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要條件，本文以此為背景，開展燃料電池混合電源系統(tǒng)能量流建模與控制研究。
　　 本研究主要內(nèi)容包括

2、：在分析燃料電池特性，對比超級電容與其他電源特性的基礎上，選擇超級電容作為系統(tǒng)的輔助電源。分析現(xiàn)有的混合電源系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，設計系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)：燃料電池經(jīng)過單向DC/DC變換器連接至直流母線，超級電容經(jīng)過雙向DC/DC變換器并聯(lián)至直流母線?；旌想娫聪到y(tǒng)是一個多輸入多輸出的復雜的非線性系統(tǒng)，本文在分析系統(tǒng)輸入輸出參數(shù)的基礎上，構(gòu)建了混合動力系統(tǒng)的自回歸滑動平均時變近似線性模型，利用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡調(diào)節(jié)時變參數(shù)，將非線性模型等效建模為時變線性模型

3、，以便進行控制策略研究。系統(tǒng)的控制目標為保證機器人系統(tǒng)正常工作的條件下，將系統(tǒng)的功率高頻變化部分分配給超級電容，保證燃料電池的輸出電流和功率不頻繁波動。系統(tǒng)正常運行時對燃料電池電壓、電流及超級電容的電量均有一定的約束，鑒于預測控制具有較強的處理約束能力及全局優(yōu)化能力，本文提出了能量流基于自回歸滑動平均神經(jīng)網(wǎng)絡模型的預測控制方案。本文對系統(tǒng)模型以及能量流管理控制策略進行了仿真，系統(tǒng)模型較好的反應了系統(tǒng)的特性，本文針對系統(tǒng)設計的控制策略也能