质子交换膜燃料电池温度模型与模糊控制  被引量:19

Temperature model and fuzzy control for the proton-exchange-membrane fuel cell

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作  者:胡鹏[1] 曹广益[1] 朱新坚[2] 国“ 

机构地区:[1]上海交通大学电子信息与电气工程学院自动化系,上海200240 [2]上海交通大学机械与动力工程学院燃料电池研究所,上海200240

出  处:《控制理论与应用》2011年第10期1371-1376,共6页Control Theory & Applications

基  金:上海市自然科学基金资助项目(08ZR1409800)

摘  要: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最平衡角度对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.Abstract: An effective temperature control is the key issue to the safe and efficient operation of the PEMFC's(proton-exchange-membrane fuel cell). The relation between the electrical power and thermal energy dynamic characteristics of a PEMFC are analyzed based on the mass-and-energy balance principle; from which a physical dynamic temperature model for a PEMFC is developed. Based on this model together with the control experience, a 2-dimensional(2D) incremental fuzzy controller with integrator is designed for controlling the PEMFC temperature. The developed temperature model and the fuzzy controller are simulated and analyzed; the result shows that the model represents the PEMFC dynamic characteristics appropriately, and the 2D incremental fuzzy controller with integrator maintains the PEMFC temperature within the desired operation range with excellent robust ability in the real-time temperature control for PEMFC.

关 键 词:燃料电池 温度特性 数学建模 模糊控制 

分 类 号:TM911.4[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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