质子交换膜燃料电池动态建模与仿真

基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的动态输出特性,利用Matlab/Simulink仿真工具提出一种新颖的PEMFC动态模型.通过使用新加坡淡马锡理工学院燃料电池应用中心的燃料电池测试系统,对PEMFC的暂态电响应进行测量和分析.仿真结果与实验数据吻合较好,并且通过在不同运行条件下的结果比较,证明该模型能够有效反映PEMFC系统的动态特性.该建模方法有助于改善PEMFC系统动态模型、PEMFC的输出性能以及可应用于PEMFC实时控制系统的设计.     

质子交换膜燃料电池温度的MPC控制

根据PEMFC热量传递机理建立电堆温度的simulink模型,由于实验模型属于非线性模型,很难对其设计控制器,因此在工作点附近将系统线性展开得到其线性模型.针对线性模型设计MPC控制器,调整得到合理参数后,利用此MPC控制器调节电堆温度模型的控制输入,得到对电堆温度的理想控制效果.     

质子交换膜燃料电池温度控制仿真模型

通过对质子交换膜燃料电池电化学反应的热力学特性分析计算，建立了质子交换膜燃料电池的热力系统动态数学模型，并且在Matlab／Simulink平台上建立了温度控制仿真模型。从实用的角度，结合燃料电池发动机研发工作，提出了一套不需要精确的系统内部特性和结构参数的燃料电池温度控制仿真模型建模方法。     

质子交换膜燃料电池建模与稳态分析

对质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆进行电输出特性研究，有助于改善燃料电池的设计，提高其性能。通过所建立的电堆参数模型，就能够研究主要运行参变量对电堆输出性能和电堆非线性内阻产生的影响。仿真和测试结果表明此参数模型是可操作和有效的，并可方便的用于PEMFC控制方法研究。     

质子交换膜燃料电池混合建模研究

支撑向量机（SVM）理论完备,泛化能力强,很适合对燃料电池建模。但是建立高维SVM模型需要大量的实验数据,为了克服这一困难,使用SVM和压力增量机理模型相结合的方法对质子交换膜燃料电池进行混合建模：SVM模型只考虑电流和温度对电压的影响,而压力增量模型则在此基础上预测阴极压力和阳极压力对电压的影响。混合后的模型能够预测不同电流、温度、阴极压力和阳极压力下的输出电压。结果表明这种方法建立的数学模型误差小于1.6%,能够达到很好的拟合精度。     

车用高压质子交换膜燃料电池系统建模与仿真

将车用高压质子交换膜燃料电池系统作为一种新型车辆动力的研究对象,结合机理建模和试验建模两种建模方法,建立了较为完整的系统级高压质子交换膜燃料电池系统的数学模型。该模型包括电堆、空气系统、气气增湿、氢气系统、冷却系统五个模块,通过试验数据为系统的非线性环节建立表格模型。针对一款83kW车用高压PEMFC系统,使用Matlab/Simnlink软件进行了仿真计算,给出了空气压力、温度、湿度、氧气过量系数、系统电压等仿真结果,并通过实验数据对该模型进行了验证。对比了高压系统与低压系统的效率,仿真结果表明在低电流区间高压系统效率低于低压系统,而在高电流区间高压系统效率高于低压系统。     

质子交换膜燃料电池动态响应建模与仿真研究

为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的输出响应,利用Matlab-Simulink仿真工具对PEMFC进行系统动态模型建立.通过使用燃料电池测试系统,在不同的运行条件下对PEMFC的暂态电响应进行测量和分析.实验数据与仿真结果吻合较好,表明该模型是有效和可操作的,有助于改善PEMFC的设计,提高其性能.     

基于神经网络辨识的质子交换膜燃料电池建模

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统过于复杂，难以建模，而已建立的模型难以满足PEMFC控制系统设计和应用的要求。本文利用神经网络具有逼近任意复杂非线性函数的能力，将神经网络辨识方法应用到PEMFC强非线性系统的建模中，避开了PEMFC系统内部的复杂性。模型以电池工作温度为神经网络辨识模型的输入量，电池电压、电流密度为输出量，利用500组实验数据作为训练样本，采用改进型BP算法，建立了不同温度下电池电压—电流密度动态响应模型。仿真结果表明，方法可行，建立的模型精度较高，从而为设计PEMFC实时控制系统奠定了基础。     

质子交换膜燃料电池电堆温度的非线性控制

基于质子交换膜燃料电池电堆的能量守恒，建立了在大范围的负载扰动下电池电堆温度的非线性模型。利用状态反馈线性化的输出对干扰基本解耦的新方法进行模型线性化，再依据最优控制理论设计了保证电堆温度恒定的非线性控制器。通过实验和仿真结果表明该控制器能够获得较好的控制效果。     

一种小型PEM燃料电池流量系统的建模与控制

给出了一种小型质子交换膜燃料电池流量系统的控制模型,根据此模型应用基于CMAC神经元网络的自适应PID控制算法以实现燃料电池阴极和阳极侧压力的协调控制。同时将这种控制算法在一种基于ARM微处理器的硬件平台和可视化的监控组态软件平台(netcon系统)上予于实现。仿真结果和实验结果具有良好的一致性,实际应用效果表明此控制系统运行可靠,使用方便,具有很强的实用价值。     

燃料电池空气供应系统建模与动态仿真的研究

采用"控制体"的方法建立燃料电池堆空气供应系统的供应管腔、阴极和回流管腔模型,并采用神经网络方法对风机特性测试数据进行拟合,建立风机转速、出口压力和风量的关系模型。运用Simulink仿真工具建立仿真模型,研究风机转速和回流管腔系数对氧气供应的影响,并对电堆电流阶跃变化对氧气供应的影响进行仿真。仿真结果和实验测试数据相符,表明所建模型是有效的,可以指导电堆阴极结构的设计和空气供应系统控制方法的研究。     

燃料电池汽车动力系统动态数学模型

建立了用于燃料电池汽车功率平衡控制算法设计的动力系统动态数学模型。该数学模型包括燃料电池发动机、电机及其控制器、动力蓄电池组。采用最小二乘参数辨识方法对模型中的未知参数进行了估计。基于所建立的数学模型通过设计线性二次型调节器建立了基于状态反馈的燃料电池汽车动力系统功率平衡控制算法。离线仿真和转鼓测试结果证明：所设计的控制算法达到既定的控制目标，从而证明所建立的动力系统数学模型用于控制算法的设计可行。离线仿真同实测数据对比证明：所建立的系统动态数学模型达到了较高的仿真精度。     

微尺度学在微型燃料电池数学模型中的应用

以微型质子交换膜燃料电池（μPEMFC）为研究对象，结合传统燃料电池的数学理论，运用微尺度流体学，建立了电池的数学模型。该模型根据动量守恒、质量守恒以及电化学、微／纳米尺度流体学，分析了微通道特性对电池性能的影响。通过仿真曲线与已公开的实验结果地比较，验证了模型的准确性。     

基于模糊辨识的PEMFC电特性模型

提出了一种基于非线性系统模糊辨识建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)电特性模型的新方法,并建立了包括反应气体的压力、电池的温度和电池负载多变量的质子交换膜燃料电池电特性模型。通过与相关文献中的建模方法和模型仿真的结果比较,表明该模糊辨识建模方法具有建模简单、模型精度高等优点。研究结果对质子交换膜燃料电池控制系统的建模和控制具有一定的实用价值。