质子交换膜燃料电池温度模型与模糊控制

为保证质子交换膜燃料电池（PEMFC）安全高效运行,必须对其进行有效的温度控制,本文阐述了一种带积分环节的二维增量模糊控制器用于PEMFC的温度控制．首先从物料平衡和能量平衡角度对PEMFC的电能和热能的动态特性进行分析,建立了基于控制的PEMFC的温度机理动态模型;其次根据所建立的温度模型和控制经验规则设计带积分环节的PEMFC温度二维增量模糊控制器;最后对所建立温度模型及其模糊控制器进行仿真分析,结果不仅表明该模型能模拟PEMFC的动态特性,而且验证该控制器能将PEMFC温度控制在理想工作范围内,并具有较强的鲁棒性,可用于对PEMFC进行温度实时控制．     

基于变论域模糊PID的分解炉温度控制研究

分解炉温度控制系统具有非线性、时变、纯滞后的特点,针对传统PID控制及模糊.PID控制难以很好地满足控制要求,提出了一种变论域模糊自适应PID控制方法。利用变论域思想,设计了一种基于函数模型的伸缩因子控制器,动态地调整模糊控制器的量化因子和比例因子,提高了控制精度。在Matlab环境下分别对PID控制、模糊PID控制和变论域模糊PID控制方法进行了仿真对比,结果表明变论域模糊PID控制方法具有更好的动静态性能和自适应能力。     

质子交换膜燃料电池动态建模及其双模控制

由于已提出的质子交换膜燃料电池(PEMFC)模型难于控制, 提出利用MATLAB/SIMULINK仿真工具进行PEMFC系统动态建模, 同时为实现对PEMFC系统输出电压的控制, 采用了基于模糊规则切换的模糊逻辑控制器(FLC)和比例积分微分控制器(PID)相结合的双模控制方式. 仿真结果证明该动态模型易于控制, 能够反映出PEMFC系统的动态输出特性, 而且验证了基于模糊规则切换的双模控制能够有效抑制扰动, 改善PEMFC系统的动态输出特性, 保证系统的稳定运行, 有助于对PEMFC系统的输出性能分析以及实时控制系统的设计.     

直升机变论域模糊自适应缆位控制系统设计

针对模糊控制适应性差和控制精度低的问题,提出了一种改进的变论域模糊自适应控制器.提出了参考缆位角的计算方法并设计了相应的直升机缆位控制器.研究用于连续域寻优的改进蚁群优化算法,用于动态调整模糊控制器论域的伸缩因子,从而构成基于蚁群算法的变论域模糊自适应控制器.将该控制器应用于直升机缆位控制系统,控制直升机地速保持在零附近,同时实现缆位角的精确控制.     

交通信号公交优先控制策略及智能控制方法

针对公交优先交通信号控制问题,研究了公交优先的信号控制策略,提出了一种变论域模糊神经网络公交优先智能控制方法.提出了基于相位优先度值的公交优先相位选择方法,并给出了其数学描述.建立了绿灯时间的3层模糊控制模型,分别为红灯排队疏散时间、绿灯延长时间和论域调节因子模糊控制器,其中红灯排队疏散时间和绿灯延长时间两个模糊控制器的输出变量均采用变论域,论域的变化考虑混合交通、天气情况、车流转向等因素由论域调节因子模糊控制器确定.模糊控制器采用粒子群优化神经网络实现.仿真结果表明该方法具有较好的公交优先控制效果.     

变风量空调系统房间温度控制研究

在变风量空调温度控制系统研究中,空调系统本身存在的多变量、时变性、干扰大等问题,传统算法很难起到很好的控制效果.针对传统控制算法的缺陷和控制上的难点,提出变论域思想在变风量空调温度控制系统上的应用.应用种在传统模糊PID控制的基础上,引入变论域思想,设计了一种变论域模糊PID算法的控制器.最后将模糊PID控制算法和变论...     

遗传算法优化的模糊+变论域自适应模糊PID复合控制策略

针对变风量空调系统的不确定性和参数整定困难问题,提出了一种用遗传算法优化的模糊+变论域模糊PID复合控制器的新方法.该控制器由模糊控制和变论域模糊PID控制两部分组成.在系统动态阶段,采用模糊控制使其具有最优的动态性能;当系统进入稳态阶段,采用变论域自适心模糊PID控制使其具有最优的稳态性能.用遗传算法对主控制器的PID参数值进行离线优化,将其作为在线调节的初值,通过变论域的模糊推理在线调整系统的PID参数,使之具有良好的自适应能力.用模糊平滑切换保证了两种不同控制方式的平稳过渡.将提出的复合控制策略应用于变风量窄调系统的室温串级控制中,计算机仿真结果表明,该方法使系统具有良好的动、稳态性能,抗干扰和鲁棒性好.     

PEMFC空气供给系统的二型自适应模糊建模与过氧比控制

质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）空气供给系统存在外部扰动和参数不确定等动态特性，难以实现精准建模和控制.本文结合精确线性化和二型模糊逻辑系统，提出一种自适应控制器实现PEMFC空气供给系统的建模与过氧比控制.该控制器不需要PEMFC空气供给系统模型结构和参数完全已知的条件，而是通过二型模糊逻辑系统在线逼近PEMFC空气供给系统中的未建模动态并从Lyapunov函数中导出自适应参数，从而保证系统收敛性与稳定性.通过稳定性分析证明了该控制器作用下系统跟踪误差的有界性，仿真实验进一步验证了该控制器的有效性与实用性.     

PEMFC系统过氧比的自适应高阶滑模控制

调节控制质子交换膜燃料电池(PEMFC)空气供给系统过氧比(OER)在理想范围可有效提高PEMFC系统输出净功率.为此,本文首先结合反馈控制理论将非线性PEMFC空气供给系统转化为标准形,并对系统内部动态进行了稳定性分析.然后基于PEMFC空气供给系统系统扩展的状态空间,并提出一种新型的自适应高阶滑模方法.该控制器不需PEMFC空气供给系统模型和干扰/不确定向的界已知的条件,自适应模糊逻辑系统可在线逼近系统中未建模动态.并且通过在线自适应获得的控制增益可保证系统跟踪误差收敛到原点附近的邻域内.最后,结合Lyapunov理论验证了系统的收敛性与稳定性,通过仿真和硬件在环实验进一步验证了该控制器的自适应性与优越性.     

基于预测双反馈的3D打印机温度优化控制

针对FDM型3D打印机喷头温度控制系统的非线性、大滞后等特点,传统PID控制难以满足实际的性能要求.为提高控制系统性能,提出预测模型双反馈变论域分形模糊分数阶PID控制器.分数阶PID控制为系统提供更多的控制余度;变论域模糊控制的论域能够随着误差的变化而变化,实现不同时刻选择不同论域的模糊规则;短反馈算法的引入能够构成双层反馈控制,实现对喷头温度的快速、精准控制;系统反馈环节建立预测模型,实现更加精确的控制.针对变论域模糊分数阶PID控制器中参数选择,提出一种改进的鲸鱼算法进行参数优化,增强控制器的自适应能力.仿真结果表明,改进鲸鱼优化算法的预测模型双反馈变论域模糊分数阶PID控制的喷头温度控制系统较传统的PID控制具有更好的控制效果,系统响应速度快、抗干扰能力强、稳定性好,能够满足实际工业需求.     

基于模糊逻辑与遗传算法的燃料电池热管理方法研究

有效的质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)热管理是提升氢燃料电池汽车安全性、耐久性以及运行效率的关键因素之一.该文提出一种PEMFC电堆热管理控制方法,使电堆出入口温度保持在设定值.该方法以PEMFC热管理系统模型中电堆出入口温度的变化为依据,设计一种二...     

燃料电池温度模糊自适应控制

如何控制燃料电池温度性能是燃料电池的一个重要问题。首先基于模糊辨识建模方法建立质子交换膜燃料电池温度性能的T-S模型。模型结构简单,精度高,方便地应用于质子交换膜燃料电池系统控制中。其次针对该模型设计电堆温度的模糊自适应控制器。最后在Matlab平台进行仿真,模糊自适应控制器在较大幅度变化的系统参数下都得到较好的控制性能,证明模糊自适应控制系统具有很好的鲁棒性和良好的控制品质,能够满足质子交换膜燃料电池温度控制系统的要求。     

水冷型PEMFC温湿度建模与智能控制

当负载电流一定时,质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作温度和质子膜的相对湿度是影响电池输出性能的主要因素.分析电池电流密度与最优工作温湿度的关系,建立基于温湿度耦合模型的最优温湿度操作条件的电压模型.通过对冷却水流量和阴阳极气体加湿度进行综合控制,保持电堆的工作温湿度在最佳状态,不仅保证了电池最优的输出性能,还可以延...     

Real‐time thermal Management of Open‐Cathode PEMFC system based on maximum efficiency control strategy

Improving the efficiency of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) system is the main problem should be solved for the commercialization of PEMFC. In this paper, the efficiency characteristic of PEMFC system under load and stack temperature variation is analyzed through theoretical modeling and experimental verification. For high efficiency operation of PEMFC system, the maximum efficiency control strategy (MECS) is proposed for thermal management of PEMFC system. According to the efficiency characteristics of PEMFC system, the optimal efficiency trajectory of system is obtained under maximum efficiency optimization (MEO). As PEMFC system is a nonlinear system with the characteristics of time‐variation, and uncertainty, a constrained generalized predictive control (CGPC) is proposed to realize real‐time optimal efficiency trajectory tracking. The MECS based on MEO and CGPC is implemented on‐line, experimentally validated on the established H‐300 open‐cathode PEMFC system. The experimental result shows better tracking ability compared with PID control and testifies the validity of MECS for increasing the system efficiency. Therefore, the proposed MECS can provide better system dynamic response and higher system efficiency.     

PEMFC发电系统的自适应模糊控制与动态分析

监测和控制燃料电池的过程中,需要获得各种实时数据.质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统中的参数强耦合、高度非线性特性增加了对其控制的难度,传统的PI控制虽然对模型精确的系统有较好的控制效果,但对于参数波动的系统则无法获得较高的控制性能.针对以上情况,基于PEMFC发电系统的动态仿真模型,根据重整器在燃料电池发电系统中的作用,设计了自适应模糊控制器.利用模糊控制规则在线控制氢气摩尔流,从而控制PEMFC发电系统的输出功率.仿真结果表明,该动态模型能够预测输出电压.响应曲线显示出自适应模糊控制算法能够较好控制燃料电池有功和无功功率的输出.模型具有良好的负载跟踪特性.     

Output Tracking Control of a Hydrogen-air PEM Fuel Cell

Hydrogen-air proton exchange membrane (PEM) fuel cell is a promising clean energy. However, the stack output tracking control is still a challenging problem due to the soft characteristic of the stack. Both over-and less-control will cause the stack flooding or oxygen lacking which dramatically decreases the life of stacks. Traditional control methods rely on the accurate model of the fuel cell system, which is a high-order nonlinear system, and involve a complex controller design process. This paper combines the data-based fuzzy cluster modeling technology with the sliding mode control and the integral actions. The sliding mode controller tracks the dynamic changes of the fuel cell system and the integral controller eliminates the steady-state errors. Simulation results demonstrate good performance of the proposed control method.