基于模糊PID的质子交换膜燃料电池输出电压控制

为了保持质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出电压稳定,该文提出了一种电压动态控制模型.设计了一种自适应模糊比例积分微分(PID)控制器.通过3个模糊控制器实时地整定PID控制器参数.当电池负载发生变化时,通过调节氢气流速控制PEMFC电堆的输出电压.仿真结果表明,所建模型能较好地反映PEMFC的动态性能.与PID控制器相比,自适应模糊PID控制器可以使电池的输出电压快速平滑地过渡到设定值.     

三相SVPWM逆变电源输出波形优化控制策略

为了提高三相逆变电源的电压输出波形质量,减少输出电压的谐波分量和总畸变率,提出模糊神经元PID控制策略。以DSP芯片为控制系统核心,对输出电压进行Clarke和Park矢量变换,采用人工神经网络方法与PID控制理论构成神经元PID控制器,对PID控制器参数进行在线调整,将模糊控制理论引入神经元PID控制器形成模糊神经元PID控制策略,并将基于60°坐标系的SVPWM算法用于逆变电源控制系统中,对系统稳态负载、动态负载、不对称负载情况下分别进行仿真实验。仿真结果表明:采用模糊神经元PID控制策略控制下的三相SVPWM逆变电源,在不同负载情况下的输出电压谐波分量小,总畸变率少,达到电压输出波形质量性能要求。     

燃料电池系统建模与供气系统控制方法

为了研究燃料电池系统的特性以及空气系统对燃料电池特性的影响,利用Simulink仿真软件对燃料电池系统进行建模,模型包括电压模型、空压机模型、阴极模型、阳极模型.分别通过前馈比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)和模糊PID对燃料电池空气系统进行控制.结果表明：在负载电流变化时,前馈PID和模糊PID都能够使过氧比达到设定的常数值2.0附近,但模糊PID比前馈PID响应更快,且模糊PID控制下的燃料电池输出功率波动较小,燃料电池系统更加稳定.     

固体氧化物燃料电池数值仿真模型的建立

基于COMSOL Multi-physics 5.3a仿真平台,建立三维模型对固体氧化燃料电池进行数值计算。考虑板式固体氧化物燃料电池单体内部的气体流动、组分质量分数、电化学反应过程,研究不同工况下的气体分布、电流密度和极化情况,分析电池长度、工作温度、进气成分对固体氧化物燃料电池工作性能的影响。研究结果表明:固体氧化物燃料电池入口处气体质量分数较大,电化学反应速率也较快;在高电流密度下,入口氧气的质量分数会显著影响电池性能,而在低电流密度下,氧气质量分数不是影响电池电压的主要因素;当电池工作温度升高时,电池内部很多参数会发生变化。     

基于ABC-SVM模型的固体氧化物燃料电池预测控制仿真研究

为了满足直流负载电压的稳定性及固体氧化物燃料电池（SOFC）的耐用性和安全性的要求,设计了两个控制回路分别对SOFC的输出电压和燃料利用率进行控制。通过设计一个简单的控制回路来使燃料利用率保持在恒定值,并在此基础上开发了一个非线性模型预测控制器以控制SOFC的输出电压。该非线性模型预测控制器基于改进的支持向量机（SVM）预测模型,首先利用Lipschitz quotients准则确定SVM预测模型的结构,然后通过人工蜂群算法（ABC）优化SVM参数。仿真结果表明,所提的基于ABC-SVM模型的SOFC预测控制算法可以很好地跟踪电压设定值,证明了ABC-SVM模型在SOFC非线性动态建模中的有效性。     

灰色预测模糊自调节PID控制器及其仿真

结合灰色预测、模糊自调节与传统PID控制的设计思想,提出灰色预测模糊自调节PID控制算法.该算法用系统输出误差和系统输出预测误差合成的综合误差作为PID控制器的输入,同时模糊自调节系统又能根据综合误差及其变化率来调整PID参数.仿真结果表明,与模糊自调节PID控制器相比,该控制器具有良好的动态性能和鲁棒性.     

基于模糊自适应整定PID的水下焊缝跟踪

针对水下焊接过程中焊缝跟踪控制的难点问题,设计了一种用于水下焊缝跟踪的模糊自适应整定PID(比例-积分-微分)控制器,采用模糊控制器充当调节器,在线调整PID控制器的3个参数,利用PID作为控制器,实现控制量的输出;讨论了该控制器的设计方法,并在相应模型的基础上进行了带扰动的控制模拟.仿真结果表明,该模糊自适应整定PID控制器的动态响应快、超调量小、稳态精度高、抗干扰能力强,能够满足水下焊缝跟踪的要求.     

固体氧化物燃料电池系统仿真分析与控制

固体氧化物燃料电池（SOFC）系统是一个非线性、多变量和强耦合的系统,很难用传统的建模方法来建立。本文基于BP神经网络的方法,利用MATLAB/Simulink平台构建SOFC系统模型,并在该模型的基础上增加PID控制,实现了闭环控制系统的分析。实验结果表明,该模型预测精度高,由预测模型得出的温度数据与实际数据的绝对误差为0.011%,增加的PID控制算法具有很强的抗干扰能力。     

基于免疫调节机制的参数自整定模糊控制器设计

为进一步解决常规模糊控制算法存在的控制器参数不能在线调整、稳态精度较低等问题,提出一种基于免疫系统调节机制的参数自整定模糊控制算法。该算法在动态调节阶段借鉴生物免疫系统调的T细胞反馈调节机制来整定控制器参数,以获得较优的控制系统动态性能;稳态调节阶段利用免疫系统抗原提呈原理,将控制偏差视为抗原并进行非线性处理,同时微调控制器参数以提高模糊控制器的灵敏度,从而克服常规模糊控制器稳态精度不高的缺陷。为检验免疫模糊自整定控制算法的控制效果,将改进后的算法应用于生物反应器的非线性温度控制对象。研究结果表明:相比于常规模糊控制算法和PID算法,免疫模糊自整定控制算法具有较好的控制效果和较强的抗干扰能力。     

燃料电池的模糊神经网络辨识建模与电压控制

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)输出电压易受电池负载变化影响的问题,提出了利用模糊神经网络辨识技术建立DMFC的电特性模型.基于该辨识模型,设计了一个自适应模糊神经电压控制器,其参数采用改进的BP算法进行在线修正.仿真结果表明,对DMFC采用辨识建模的方法是有效的,建立的模型精度较高,所设计的自适应模糊神经电压控制器性能优越.     

固体氧化物燃料电池的容阻特性建模与仿真

为了较好地对固体氧化物燃料电池(SOFC)进行快速动态仿真,建立了一维内重整SOFC的数学模型,在容阻特性建模和分布集总方法的基础上,对复杂的偏微分方程组进行了适用于快速仿真的一般差分方程组的转换,并建立了模块化的SOFC仿真模型.该模型考虑了气体属性沿电池长度方向的变化,能反映燃料电池的分布参数特性,并可满足实时动态仿真需求.仿真结果表明,容阻特性的建模方法在燃料电池系统中是可行的.     

基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统设计

在前馈控制器设计思想的启发下,提出了一种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制系统。该控制系统首先把非线性过程近似为一个线性的ARX模型和一个基于神经模糊系统的线性化误差模型(FNNM)组成的合成模型,把线性化误差模型的输出看作可测量的"扰动",然后再引入前馈控制器,利用被控制过程的输入、误差模型的输出、线性ARX模型输出和系统输出值之间的误差以及被控制过程的合成模型的梯度信息对控制器参数进行在线调节,从而获得较好的控制结果。将提出的基于线性化误差模型的自适应控制系统用于简单不可逆放热反应的连续搅拌型化学反应器CSTR中,并与传统的PID控制器进行比较。仿真结果表明:这种基于神经模糊系统的自适应前馈-反馈控制器和PID控制器相比,能得到更快、更好的控制效果。     

质子交换膜(PEM)燃料电池变载过程动态模型

该文通过建立等效电路模型研究质子交换膜(PEM)燃料电池动态变载过程的电压响应。将电池内部发电过程等效为电压源,将电池内部的活化极化损失、Ohm极化损失和浓差极化损失分别等效为活化损失电阻、Ohm损失电阻和浓差损失电阻。建立数学模型,利用Matlab对燃料电池的变载过程的电压动态响应进行模拟仿真,并将仿真结果与单片电池试验结果进行了对比。结果表明:模型计算结果与试验结果有较好的吻合,验证了模型的准确性和可行性。利用该模型进行了大幅度变载过程电压响应预测,观察到了加载过程电压的下冲现象和电压的反极现象。该模型可用于PEM燃料电池各种变载工况电压响应的预测,也可为各种控制模块模型设计提供参考。     

双闭环Buck变换器系统模糊PID控制

针对传统线性PID控制对复杂控制对象难以建模及人工整定经验缺乏等问题,提出了一种双闭环Buck变换器系统的模糊PID控制策略。首先,设计了电压外环和电流内环结构以同时提高系统的抗扰性和跟随性;其次选择高斯函数和三角形函数相结合的隶属度函数以使控制器对小误差的灵敏度得以增强;接着,针对PID参数分别设计了3个子推理器并通过基于专家经验的规则库制定出Buck变换器的模糊规则,可以使控制器不依赖于Buck变换器系统精确的数学模型,从而克服传统PID控制导致的输出电压高超调、振荡等缺点;最后,设计了一套新型双闭环Buck变换器硬件系统,利用STM32单片机将模糊PID算法首次用于控制变化速度快、时滞小的被控量。实验结果表明:模糊PID控制策略不仅能够提高输出电压跟踪精度,还能有效抑制负载扰动及参数摄动,在阶跃启动下,系统输出电压超调量低于10%,调节时间低于3ms;与传统PID单环系统相比,其输出电压纹波、扰动下的最大动态压降和恢复时间均减小了一个数量级以上。     

电解质支持型固体氧化物燃料电池的制备及其工作稳定性

利用固相反应法制备固体氧化物燃料电池（SOFC)的复合阳极材料NiO-ScSZ和复合阴极材料（La_0.8Sr_0.2）_0.98MnO₃(LSM), 并对组装的电解质支持型单电池NiO-ScSZ-LSM进行I V性能测试, 其输出电压每0.2 A为0.9 V. 在外加恒定电流密度(0.2 A/cm²)的条件下, 利用电化学测试仪测试该电池的总电压为每1 000 h衰减0.02 V. 电流遮断法解析表明, 该单电池电压衰减主要为阴极过电压所致.     

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。     

车用质子交换膜燃料电池堆的设计

为了得到一种车用质子交换膜燃料电池堆的设计方法,以双极板流场内的气体流速、压力控制和气体分布与冷却水分布均匀为目标,研究了流场设计和冷却水流道布置,探讨了燃料电池堆的组装技术,涉及到了定位、预紧力选择以及密封方式的确定。对设计出的燃料电池堆进行稳态和动态实验。结果表明:通过该设计方法得到的燃料电池堆具有良好的稳态性能,并且能够保证动态过程中气体的补充,从而保证了电池堆功率的正常输出,达到了车用燃料电池的要求。     

改进非线性励磁控制系统的电压调节精度

将PID调节输出和NEC非线性控制输出进行综合，提出一种新型同步发电机励磁控制器——PID NEC非线性励磁控制器。仿真结果表明，该励磁控制系统同时具有较高系统稳定性和电压调节精度，并且动态过程响应快，能更好地适应生产实际的需要。     

模糊PID控制两路输出变换器的研究

针对传统PID在控制多路输出变换器中控制效果不佳的问题,提出了将模糊控制引入PID控制策略对系统进行设计和仿真。以两路输出的双管正激变换器为例,先后设计了PID控制器和模糊PID控制器,在MATLAB中创建系统模型并进行了相应仿真。仿真结果显示,相较于传统PID控制系统,模糊PID控制可以得到更好的稳态和动态效果。模糊控制规则用于PID的参数整定,对开关变换器具有良好的控制性能且具有较强的鲁棒性。     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。