燃料电池发动机优化控制的建模与蚂蚁算法研究

以某燃料电池发动机为原型,将神经网络辨识方法应用到其非线性系统的建模中.仿真结果表明,方法可行,建立的模型精度较高.在此模型的基础上,为了缩短发动机在常温启动时的暖机时间(升温至正常工作温度范围)和提高其输出功率以及在高温怠速加速时,保持其升温的平稳性和缩短达到额定输出功率的时间,将蚂蚁算法应用于发动机的优化控制问题.最后通过对模型的测试,采用蚂蚁算法优化后的控制方法基本达到了要求目标,与传统PID控制方法相比较,显示了其优越性.     

零碳/低碳燃料固体氧化物燃料电池-发动机联合动力系统热力学分析

为响应能源动力领域低碳节能的战略需求，促进固体氧化物燃料电池(SOFC)商业化应用，设计了一种SOFC-发动机联合动力系统，以NH₃、H₂、天然气为燃料，并结合尾气余热梯级利用技术。首先建立并验证了系统的数学模型，然后对系统模型进行了热力学分析，探究了不同零碳燃料、低碳燃料应用时关键参数对系统性能的影响。结果表明：燃料流率增大时系统效率无明显变化，H₂作燃料时SOFC与发动机子模块效率最佳，但使用NH₃系统总效率最高，可达81.96%;当量比保持在1时可使系统整体效率达到最优；蒸汽燃料比从0.8降低到0.2时系统总效率随之升高，但其过低也会导致系统经济性变差；理想条件下，该系统应用在动力机械装置中时，考虑到SOFC装置与发动机模块的耦合性，SOFC工作温度维持在600℃～650℃为宜。     

基于联合卡尔曼滤波器的燃料电池传感器故障检测与容错研究

介绍了基于多传感器信息融合技术的联合卡尔曼滤波器的结构和算法，并将此方法运用于燃料电池发动机多传感器的复杂系统中．理论分析与仿真结果表明，该联合卡尔曼滤波器设计合理，其融合算法具有全局最优性，能够有效地对燃料电池发动机传感器的故障进行检测，改善了系统的容错能力和复原能力，提高了系统运行的稳定性．     

基于支持向量机的燃料电池发动机氢气泄漏检测方法

针对传统通过检测车内环境中氢气浓度大小对燃料电池汽车氢气泄漏故障进行诊断的方法,其诊断效果容易受到传感器安装点位、数量及外部环境(例如风向、风速)影响的问题.提出了一种基于支持向量机的氢气泄漏检测方法,利用质量守恒方程计算燃料电池发动机氢气泄漏故障特征指标,采用经过粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化的径向基核函数支持向量机识别系统氢气泄漏,并通过燃料电池发动机模型在车辆行驶新欧洲标准行驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)工况时的仿真结果,对该方法在车辆变工况行驶条件下检测氢气泄漏的效果进行验证.结果表明:基于支持向量机的燃料电池发动机氢气泄漏检测方法在车辆变工况行驶条件下,对燃料电池发动机系统氢气泄漏的诊断正确率均高于90%.所提出的方法能够较好地实现对燃料电池发动机系统氢气泄漏的检测,并能为其他氢气泄漏检测方法的设计提供参考.     

改进蚂蚁算法在组合优化中的应用-置换FlowShop问题求解

置换FlowShop问题是生产调度问题中的一种，具有广泛的工程应用背景．有效的调度能够提高企业的生产效率和设备利用率，增强企业竞争能力．然而多机器的置换FlowShop问题属于NP-hard问题，很难得到问题的最优解．文章简单介绍了蚂蚁算法，并提出退火蚂蚁算法一将max-min ant system与模拟退火算法相结合．通过与max-min ant system运算结果进行比较最后得出结论：退火蚂蚁算法性能得到显著提高．     

用于直接甲醇燃料电池系统甲醇浓度控制的软测量

为了提高直接甲醇燃料电池燃料的效率,并使该系统微型化,提出了一种用于控制该系统中循环甲醇浓度的软测量算法。该算法利用甲醇浓度对电化学响应的特性,将电堆的电流、电压以及温度作为对浓度的响应参数,将每片电池作为传感原件,准确测量电池的电流、电压和温度。结果表明,采用该算法从实验结果推测值的甲醇浓度误差小于0.40%。该算法可用于微型燃料电池的开发。     

燃料电池发动机空气系统特性的仿真

为提高燃料电池发动机效率,需对其空气系统进行研究和优化.针对现有单级增压空气系统的不足,提出了两种采用涡轮增压器的复合式增压空气系统方案(串联式和并联式),建立了仿真模型从压力和过量空气系数这两个关键参数的角度进行对比研究.结果表明,两种复合式增压空气系统方案均能有效提升发动机整体效率和最大净输出功率,其中整体效率可提升5个百分点,最大净输出功率可提升15%, 且串联式方案比并联式方案更具效率优势.     

基于遗传蚂蚁混合算法的AUV全局路径规划

针对三维空间环境下的全局路径规划问题存在搜索最优解效率不高、时间较长等问题,提出了一种基于遗传蚂蚁混合的算法.该算法对模型进行了必要的简化,合理设计了子区域的划分方法,减少了种群的搜索范围;采用了新的遗传蚂蚁混合策略,提高了两种基本算法的融合效率;依据安全性和时间原则设计了算法的评价函数.三维环境下的仿真结果表明:本算法与已有的遗传蚂蚁混合算法相比,在保持搜索精度的同时,搜索到最优解的时间和迭代次数均有明显减小,具有可行性与合理性.     

一种基于启发式演化算法的最优-最差蚂蚁系统

针对传统最优-最差蚂蚁系统(BWAS)存在搜索效率低、收敛速度慢的缺点,提出一种基于启发式演化算法的最优-最差蚂蚁系统(IEABWAS)算法。该算法通过加入启发式演化算子,在算法的每次迭代中将最优蚂蚁与次优蚂蚁执行启发式的演化算子操作,并将这种演化操作产生的较好个体替代系统中最差的个体,以达到快速收敛的目的。同时,为使搜索更加集中于最优解附近,对最优-最差蚂蚁的信息素更新方式进行适应性调整,以提高算法的全局搜索能力。使用该算法求解复杂旅行商问题(TSP),结果表明:与传统的最优-最差蚂蚁系统相比,该算法不但具有更强的全局搜索能力,而且能提高算法的收敛速度,算法性能得到明显改善。     

燃料电池混合动力轿车控制策略与参数优化

以某国产经济型轿车为平台，对其动力总成进行了燃料电池混合动力驱动系统的虚拟改装．为提高其整车的经济性和动力性，使用ADVISOR软件对整车性能进行仿真分析，研究了燃料电池混合动力驱动系统开关控制模式和功率跟随控制模式的特性，确定功率跟随控制模式为适合该车型的控制策略．分析了4种典型驱动工况下不同混合动力度的整车经济性及动力性，其中50％的混合动力度是适用于该车型燃料电池混合动力驱动系统最优配置．在此最优配置下，以最小氢气燃料消耗为目标，优化主减速比、燃料电池的最大和最小工作功率以及蓄电池的充电功率，得到了燃料电池混合动力系统的最佳工作点．     

具有自纠偏功能的数字式燃油表设计

针对传统的模拟式燃油表,当车辆在有坡度的路面条件下行驶时油量传感器对燃油箱内的燃油量测量不准确的缺点,设计出具有自动纠偏功能的油量传感器.论述了它的结构、工作原理、安装的技术要求及安装此种数字式燃油表的工作原理.此油量传感器可以在车辆最大爬坡度范围内的不同路面下具有自动纠偏检测功能.数字式燃油表内部的单片机对油量传感器检测出的油量信号进行处理后,把燃油量在燃油表上精确显示出来.     

柴油机电控蓄压式喷油系统的开发与应用

开发和应用电控蓄压式喷油系统。采用蓄压式泵－喷嘴系统及高速电磁阀来实现燃油增压过程和燃油喷射过程;采用电液比例溢流阀实现共轨燃油压力的调节过程;确定喷油量、喷油压力和喷油定时的电控实现途径;开发实验监控系统以满足喷油系统与柴油机匹配的需要。实现了喷油量、喷油压力和喷油始点的柔性（电子）控制,而且最高喷油压力已达１１３．５ＭＰａ,初步进行了喷油系统与１１５０Ｇ柴油机的匹配实验。在喷油压力与柔性控制方     

煤基混合燃料对发动机燃烧及振动特性的影响

以Fischer-Tropsch(F-T)柴油为基础油,配以10%体积比的甲醇、丁醇混合燃料,在4100QBZL增压中冷柴油机上进行试验,就煤基混合燃料对柴油机的燃烧过程及振动特性的影响进行研究。研究表明:柴油机燃用F-T柴油、甲醇/F-T及丁醇/F-T燃料时,比0#柴油滞燃期缩短,燃烧始点提前,放热率曲线的第一个峰值点低,同时相位提前,第二个峰值点与0#柴油基本相当,混合燃料燃烧、放热更加柔和;混合燃料的压力升高率曲线的峰值明显低于0#柴油,工作更加柔和;燃用混合燃料时,因燃烧引起的柴油机气缸盖振动明显小于燃用0#柴油,但是燃用混合燃料时对气缸盖的冲击作用高于0#柴油。     

具有预提示功能的数字式燃油表设计

针对传统的摇摆式油量传感器不能准确测量燃油箱中燃油量的缺点,设计出直立式油量传感器可以在车辆行驶的最大坡度范围内准确测出燃油量.文中给出了直立式油量传感器的工作原理和安装要求,并利用Freescale公司生产的MC68HC908SR12单片机作为数字式燃油表的CPU,把燃油量传感器的模拟信号经过单片机处理后变为对应的燃油量数值,通过LED显示出来.当燃油箱中的燃油量低于一定值之后,系统中的蜂鸣器开始报警.     

燃料抛撒初始阶段的蹿火现象

 在燃料抛撒形成燃料空气炸药的过程中, 燃料可能发生点火燃烧或爆燃现象, 通称为蹿火。蹿火现象的发生, 极大地降低了燃料空气炸药能量的输出。解决蹿火问题, 对二次引爆型云爆战斗部的研制尤为重要。针对燃料抛撒初始阶段蹿火现象, 通过数值模拟和试验, 获取爆轰气体产物、燃料和空气的时空分布, 分析蹿火发生的因素。结果表明, 爆轰气体产物量是影响抛撒初始阶段蹿火发生的主要因素, 针对液固态燃料配方, 最优的比药量范围为0.95%~1.70%。     

燃气蒸汽联合循环燃料系统动力学建模的分析研究

为了提高燃气轮机联合循环动力学建模的精度和适用范围,对影响燃料量的因素进行全面分析.提出将燃料量作为复合自变量进行燃料系统建模的必要性,确立以燃料指令、分配系数、机组负荷、转速和燃料低位发热量作为其简单自变量,采用模块化的灰箱建模法建立燃料系统动态模型.对仿真与实际机组的燃料指令和流量之间的匹配关系进行了研究,提出以燃料设计热耗量为枢纽的仿真系统燃料流量修正方法,建立了更加精确的稳态模型,提高了联合循环动力学模型对于燃料种类变化的适应能力.利用所建立的模型对气、液燃料的切换、混烧过程及机组起动过程进行了数字仿真,分析研究了其动态特性,表明该模型的精度和适应性得到明显的提高.     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

基于FLUENT的货车燃油箱液体晃动数值模拟

为研究车辆行驶过程中,液体晃动对燃油箱冲击的影响,本文利用FLUENT有限元仿真软件对制动工况下货车燃油箱进行数值模拟,得到各时间段燃油分布情况以及压强分布情况,并将流体仿真结果作为载荷输入得到流固耦合作用下燃油箱受力情况。结果表明,液体晃动对燃油箱受力影响较大,在0.5s时燃油箱受力最大为90.256MPa,小于屈服强度,燃油箱结构合理。该结果可为燃油箱的结构优化设计提供数据支撑。     

爆震室内气体混合过程的数值模拟

气云爆震与燃料/空气的混合程度密切相关. 为研究填充后爆震室内燃料和氧化剂的混合情况,采用大型计算流体力学仿真软件对爆震室内燃料和空气的填充混合过程进行数值模拟,并着重研究了入口直径、入口速度以及填充的燃料与氧化剂的质量比等参数对爆震室内燃料/空气混合均匀所需距离的影响. 计算结果表明,爆震室内燃料/空气混合均匀所需的距离与燃料和空气的入口速度的比值有关,随着燃料入口速度与空气入口速度的比值的增大(减小或不变),乙炔和空气混合均匀所需的距离相应增大(减小或不变).     

球床高温气冷堆闭式循环特性

从提高天然铀利用率和改进废物管理方面考虑,研究球床高温气冷堆乏燃料中铀钚的再利用和不同闭式燃料循环的特性。在250MW热功率球床模块式高温气冷堆示范电站铀钚循环的乏燃料中提取铀和钚为核燃料,设计了PuO2和混合氧化物(MOX)燃料元件,将新设计的燃料元件重新装入与示范电站有同样结构和尺寸的堆芯,分别形成纯钚燃料循环和MOX燃料循环。还研究了基于轻水堆级钚的燃料循环。采用了高温气冷堆物理设计程序VSOP,研究了高温气冷堆不同闭式循环的燃料利用和超铀元素焚烧特性。不同闭式循环钚消耗率分别为50%、46%和71%,天然铀的电利用率分别提高了6%、8%和20%。结果表明:高温气冷堆闭式燃料循环能有效焚烧钚同位素,适度提高天然铀的利用率。