固體氧化物燃料電池電特性的分數(shù)階建模和控制的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種高效清潔的新型電池,極具應用前景。但SOFC電堆是一個包括流動、傳熱、傳質和電化學反應等多種物理化學現(xiàn)象的復雜機體,其電堆的控制技術一直是一個未解決的公認難題。實驗發(fā)現(xiàn),SOFC的電化學反應是一個分數(shù)微積分過程,更適合用分數(shù)階系統(tǒng)來描述和控制。分數(shù)微積分是一門求任意階次導數(shù)和積分的學科,從本質上反映出積分、微分階次漸變的過程,因此具有很強的靈活性。本文以國家“863”重點項目“中溫平板型SOFC模塊發(fā)

2、電系統(tǒng)的研制”為背景,對固體氧化物燃料電池電特性的分數(shù)階建模和控制進行了研究。主要內容如下: ⑴介紹了分數(shù)微積分的定義、基本性質和分數(shù)階系統(tǒng)的描述方法,總結了分數(shù)微分方程的解法和離散數(shù)值計算;通過研究SOFC電堆的電特性動態(tài)實驗模型和機理模型,建立SOFC電堆輸出電特性的分數(shù)階微積分動態(tài)實驗模型,突破傳統(tǒng)SOFC電堆電特性的動態(tài)過程實驗模型不能精確刻畫并用于實時控制的瓶頸。 ⑵引入和改進了一種新的遺傳算法(NGA),提出

3、了一種基于簡單模型和NGA的分數(shù)階系統(tǒng)辨識,并對SOFC的電特性模型進行了辨識,取得了較好的效果。 ⑶介紹了分數(shù)階mlDPI數(shù)字實現(xiàn)的兩種方法,在頻域里通過波特圖做了詳細的比較,完成了Matlab/Simulink下的分數(shù)階mlDPI模塊的實現(xiàn),給出了用改進遺傳算法整定分數(shù)階mlDPI五個參數(shù)的實例,基于獲得的分數(shù)階電特性動態(tài)控制模型,研究出有效的分數(shù)階m lD PI 控制器,并和整數(shù)階PID 控制器比較了控制效果,其結果顯示分

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