基于改进PSO算法的燃料电池模型优化

采用一种改进粒子群优化(PSO)算法,提出了一种优化燃料电池模型的方法,并用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的极化曲线模型,以得到最优参数.结果表明,这种优化模型的平均平方误差(MSE)为4.42×10-10V2,相关系数为99.87%,数学模型和实验数据之间的拟合精度高.     

基于DHP方法的PEM燃料电池优化控制器设计

质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统具有明显的非线性和时变的特质,因此质子交换膜燃料电池的建模和优化控制问题是研究的重点。通过建立单体质子交换膜燃料电池的近似线性动态模型,并在此模型基础上,设计了基于双启发式动态规划(DHP)的质子交换膜燃料电池神经网络优化控制器。仿真结果表明,此近似线性模型有效地简化了非线性和时变的特质,在此模型基础上所设计的神经网络控制器具有更好的控制效果和控制精度。     

基于1stOpt的质子交换膜燃料电池模型优化

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能受温度,压力等众多外界因素以及本身结构的影响,具有较强的非线性,目前已建立的数学模型存在众多难以确定的参数.将1stOpt中的麦夸特法+通用全局优化法用于PEMFC的极化曲线模型,得到最优参数,避免了使用其他优化方法因为初始值选取不当对模型精确度造成的影响.通过对实验数据和加噪仿真数据的参数优化,结果表明这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,因而为PEMFC模型参数优化提出了一种高效实用的新方法.     

基于搜寻者优化算法的质子交换膜燃料电池模型优化

搜寻者优化算法(seeker optimization algorithm,SOA)是模拟人的随机搜索行为的一种应用于连续空间的群体智能优化算法。根据质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)极化曲线模型的建模原理,采用SOA算法对该模型的参数进行优化,用以得到一组模型的最优参数。通过仿真结果与实验结果的对比分析,证明SOA算法能够使仿真结果和实验测试数据之间达到很高的拟合精度,对于优化PEMFC的极化曲线模型参数具有明显的优越性。因此,SOA算法对于改善PEMFC极化曲线模型的性能将起到重要的作用,并有望成为模型优化领域的一种新的有效工具。     

基于模拟退火算法的燃料电池建模

提出了一种基于模拟退火算法的优化建模方法,描述了模拟退火算法在燃料电池建模研究中的应用。结果表明,这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,平均平方误差为0.000 3%,相关系数达99.9%,接近最优结果。     

燃料电池耐久性优化方法研究

耐久性无疑是考量燃料电池工作性能的重要技术指标。本文介绍了目前燃料电池耐久测试的技术方法,分析了燃料电池耐久性的影响因素(燃料电池系统本体老化的影响和外部环境的影响),提出了从运行工况优化、系统控制策略优化两个方面改善燃料电池系统耐久性的实施路径,为燃料电池系统耐久性的提高提供了改进思路。     

基于混合pi-sigma神经网络的固体氧化物燃料电池建模

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)建模难的现状,提出了一种基于混合pi-sigma神经网络建模的新方法.该方法通过在线修正隶属函数和结论参数,使得网络能够自主、迅速有效地收敛到要求的输入和输出关系,从而达到精确建模的目的.利用不同文献的实验数据,分别建立反应气体压力、电池温度、燃料气体组成及燃料利用率多变量的SOFC模型.应用仿真对该建模的有效性和建模精度进行了检验.最后在该混合pisigma神经网络辨识模型的基础上,分析了不同工作参数对sDFC工作性能的影响.     

直接甲醇燃料电池及系统模型研究进展

对直接甲醇燃料电池(DMFC)进行数学模拟,有利于进一步了解电池内部的物理化学过程,为优化电池结构,确定最优操作条件提供参考依据。综述了近几年DMFC数学模型的研究进展,介绍了DMFC的一维、二维和三维单电池模型,电池组和系统的模型,并分析了直接甲醇燃料电池建模的发展方向。     

多物理域质子交换膜燃料电池建模仿真及实验测试

燃料电池及其应用近些年逐渐成为研究热点,对于系统级的燃料电池运行工况分析及设计,底层的燃料电池本体模型显得至关重要。相比于已有的传统经验模型,重点提出了一种一般性的多物理域燃料电池分析模型,并从电化学域、流体力学域以及热力学动态域对质子交换膜燃料电池进行了精确建模。所提出的框架性建模方法可以适用于不同型号的质子交换膜燃料电池,同时也可以进一步拓展并应用于不同种类的燃料电池。随后以Ballard NEXA 1.2 kW质子交换膜燃料电池为例,对模型在不同工况下进行了仿真,并通过实验测试验证了所提出模型的有效性和准确性。在此基础上,可以展开相应的控制策略及电池本体运行分析,从而提升燃料电池系统的运行性能和工作寿命。     

联合循环中高温燃料电池建模综述

概述了高温燃料电池的早期模型、细化模型、整体“堆”模型以及控制方面模型 ,重点介绍了典型模型的建模思想和主要方程 ,为实现燃料电池—燃气轮机先进联合循环的建模仿真准备工作。     

Seeker optimization algorithm for global optimization: A case study on optimal modelling of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC)

In order to optimize the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) model parameters, a novel approach based on seeker optimization algorithm (SOA) is proposed. The SOA is based on the concept of simulating human searching behaviors, where the choice of search direction is based on the empirical gradient by evaluating the response to the position changes and the decision of step length is based on uncertainty reasoning by using a simple Fuzzy rule. In this study, after evaluated on benchmark function optimization, the SOA is applied to optimal modelling of the PEMFC by using a fuel cell test system in Fuel Cell Application Centre (FAC) at the Temasek Polytechnic, and compared with several state-of-the-art versions of differential evolution (DE) and particle swarm optimization (PSO) algorithms. The simulation results show that the proposed approach is superior to other compared algorithms, and the PEMFC model with optimized parameters by SOA fitted experimental data well. Hence, SOA is an effective and reliable technique for optimizing the parameters of PEMFC model, and can be helpful for system analysis, optimization design and real-time control of the PEMFCs.     

基于自适应聚焦粒子群算法的质子交换膜燃料电池机理建模

自适应聚焦粒子群算法(adaptive focusing particle swarm optimization,AFPSO)是根据粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法的全局搜索与局部搜索平衡特性,改进得到的一种具有较好全局搜索能力和寻优速度的自适应群体智能优化算法。根据质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)模型的建模原理,利用AFPSO算法进行参数估计,得到一组机理模型的最优参数。通过仿真结果与实验结果的对比分析,证明AFPSO算法能够使仿真结果和实验测试数据之间达到很高的拟合精度,对于模型参数估计具有明显的优越性。因此,AFPSO算法对于改善PEMFC机理模型的输出性能将起到重要的作用,并有望成为模型参数优化领域的一种新的有效工具。     

基于SIRMs的一类燃料电池系统控制策略设计及仿真

针对一类氢气-空气质子交换膜燃料电池流量欠驱动系统,提出了基于SIRMs的模糊控制策略,采用随机搜索的方法动态优化控制器参数,实现了以一个调节手段(空气质量流量计的给定电压)去控制两个被控变量(阴极压力和空气流量)的需求,同时阳极压力在PID控制器的作用下能跟随阴极压力的变化。仿真结果证实了该方法的有效性。     

PEMFC燃料供给系统的仿真与优化

燃料供给系统对保障电池系统性能及产业推广具有重要意义.通过计算流体力学数值仿真方法,分析燃料供给的浓度、流道非均匀截面增压结构设计和压力降(压降)控制对电池性能的影响.提高氧气供给浓度,增大阳极氢气的相对湿度,电池表现出较优的性能.提出一种蛇形流道与平行流道相结合的复合流道结构设计,在阳极流道放置一个增压结构,能控制燃...     

燃料电池稳态输出功率与效率的双目标优化

目前对燃料电池性能的研究基本上都是对燃料电池的某一个目标进行分析,这可能会导致其他重要参数产生重大偏差,从而影响燃料电池系统的性能,并且对于一个发电装置来说,其功率和效率是一对不可分割的重要参数。为此,提出了一种针对燃料电池系统稳态输出功率与效率的双目标优化算法。通过模型分析得到燃料电池稳态输出功率和效率与影响变量的关系,采用控制变量的方法实现对输出功率和效率的最优化。因系统复杂的非线性关系,仿真中采用一种带约束处理机制的自适应差分进化多目标优化算法以实现优化目标。     

基于负载变化的PEMFC非线性动态模型建立

通过分析燃料电池的内部结构和工作原理,选取适当输入输出变量,建立质子交换膜燃料电池非线性状态空间模型。该模型的建立能反映燃料电池输出特性(输出电压、电流等)与操作条件(温度、湿度及压力等)之间的联系,把动态的非线性微分方程转化成等价的状态空间方程,为控制研究、数据处理和优化等方面提供便利,为性能诊断及输出特性优化提供了一定的理论依据。     

电子产品用甲醇燃料电池稳定性及优化

以电池的极化曲线和交流阻抗谱为基础,对直接甲醇燃料电池的稳定性进行分析;从改变物料性质的角度提出缓解其性能衰减的主要措施。通过更换甲醇储液瓶、建立无金属质阳极供料通道、阳极氢离子置换等措施对直接甲醇燃料电池的稳定性进行优化,延缓其性能衰减的速度。经研究发现,优化后直接甲醇燃料电池功率密度的衰减速度大大降低。