质子交换膜燃料电池混合建模研究 被引量：2

1

作者 仲志丹 朱新坚 史君海 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第24期5617-5619,5623,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 燃料电池 混合建模 质子交换膜燃料电池 支撑向量机 压力增量模型

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MCFC型燃料电池的神经网络建模与基于FGA的模糊控制研究

2

作者 戚志东 朱新坚 曹广益 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期65-70,共6页

为了提高燃料电池的发电性能,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)堆的运行温度应该控制在一个合适的范围内.本文首先利用RBF神经网络辨识复杂非线性系统的能力,基于实验的输入输出数据,建立起MCFC电堆的神经网络温度模型;然后设计了MCFC电堆工作... 为了提高燃料电池的发电性能,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)堆的运行温度应该控制在一个合适的范围内.本文首先利用RBF神经网络辨识复杂非线性系统的能力,基于实验的输入输出数据,建立起MCFC电堆的神经网络温度模型;然后设计了MCFC电堆工作温度的一个基于模糊遗传算法的在线模糊控制器,用模糊遗传算法同时优化模糊控制器的参数及规则.最后用神经网络的辨识模型代替实际的电堆进行控制仿真,仿真结果证明建模是有效的,所设计的模糊控制器具有较好的性能. 展开更多

关键词 模糊控制器 RBF神经网络 建模 模糊遗传算法 辨识模型 仿真结果 非线性系统 MCFC 电堆 燃料电池

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质子交换膜燃料电池建模与稳态分析 被引量：16

3

作者 莫志军 朱新坚 曹广益 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期2255-2259,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 建模 稳态仿真 稳态分析

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基于神经网络的固体氧化物燃料电池电堆建模 被引量：9

4

作者 吴小娟 朱新坚 +1 位作者 曹广益 屠恒勇 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1068-1071,共4页

针对现有的固体氧化物燃料电池(SOFC)模型过于复杂,难以满足工程上对SOFC系统实时控制设计的需要,提出了利用遗传算法(GA)优化径向基函数(RBF)神经网络实现对SOFC电堆建模。在建模过程中,利用遗传算法优化RBF神经网络的输出权值及高斯... 针对现有的固体氧化物燃料电池(SOFC)模型过于复杂,难以满足工程上对SOFC系统实时控制设计的需要,提出了利用遗传算法(GA)优化径向基函数(RBF)神经网络实现对SOFC电堆建模。在建模过程中,利用遗传算法优化RBF神经网络的输出权值及高斯基函数的中心向量和基宽向量,采用优化后的参数作为网络初始值,然后利用梯度下降法对各参数进行调整。通过仿真对该建模的有效性和建模精度进行了检验。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 径向基函数神经网络 遗传算法 电特性模型

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燃料电池广义内阻的在线测量 被引量：13

5

作者 莫志军 胡林会 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期95-98,共4页

叙述了一种实用的燃料电池广义内阻在线测量方法。此方法是一种软测量方法,计算简单,并根据电堆实际运行情况,对模型进行在线校正,因此所获得的广义内阻及其模型包含电堆运行的实时信息,便于对电堆进行实时控制、故障检测和工程电路分析。

关键词 广义内阻 在线测量 在线调整

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管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池的研制 被引量：5

6

作者 于如军 曹广益 +1 位作者 刘秀清 李中芳 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第7期427-430,共4页

制备了一种新型的直接甲醇燃料电池,即管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池,采用弯曲热压法制备出管状膜电极。将管状膜电极固定在一个具有导电性能的多孔管上,制作出管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池。燃料的供给根据使用目的不同,既可以用... 制备了一种新型的直接甲醇燃料电池,即管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池,采用弯曲热压法制备出管状膜电极。将管状膜电极固定在一个具有导电性能的多孔管上,制作出管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池。燃料的供给根据使用目的不同,既可以用泵连续输送,作为固定电源,也可以采用间歇式补充甲醇溶液,作为便携式电源。同时对影响电池性能的因素,如阴极催化剂的用量,甲醇的浓度和甲醇的温度等进行了考察。阴极表面催化剂的用量可以显著地影响电池的功率密度,甲醇溶液的温度也是影响电池性能的一个关键因素。在阳极催化剂的用量为2mg/cm2Pt-Ru,阴极催化剂用量为3mg/cm2Pt,甲醇溶液浓度为4mol/L,温度为80℃时,采用空气自呼吸方式,电池的功率密度达到10mW/cm2。在管的内部一次加入4mol/L的甲醇溶液,在没有任何外围设备时,常温常压下工作,一个10cm2的管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池可以稳定提供40mW功率的时间超过5h。 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 管状 空气自呼吸

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基于一种改进的RBF神经网络的直接甲醇燃料电池建模 被引量：3

7

作者 苗青 曹广益 朱新坚 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期284-285,289,共3页

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)系统过于复杂,难以数学建模。应用一种改进的 RBF 神经网络对 DMFC 系统进行辨识建模。模型以甲醇的浓度和流速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 1000 组实验数据作为训练和测试样... 针对直接甲醇燃料电池(DMFC)系统过于复杂,难以数学建模。应用一种改进的 RBF 神经网络对 DMFC 系统进行辨识建模。模型以甲醇的浓度和流速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 1000 组实验数据作为训练和测试样本,建立了不同甲醇浓度和流速下电池电压/电流密度动态响应模型。应用仿真对建模的有效性和精度进行了检验,并与 BP 神经网络辨识的效果进行了对比。仿真结果证明 RBF 神经网络比 BP 神经网络收敛得快,建模精度高,从而为设计 DMFC 实时控制系统奠定了基础。 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 神经网络 辨识建模 RBF

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燃料电池的模糊神经网络辨识建模与电压控制 被引量：3

8

作者 苗青 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S1期95-97,共3页

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... 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. 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 模糊神经网络辨识 电压控制器

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直接甲醇燃料电池的数学建模与神经网络辨识建模

9

作者 苗青 曹广益 朱新坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S1期-,共3页

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)非线性系统建模问题,提出了两种不同的建模方法(1)采用电化学、流体动力学、热力学等理论,建立了DMFC电池性能数学模型;(2)利用改进型BP神经网络建立DMFC电池性能辨识模型.结合DMFC实验数据进行仿真测试,结... 针对直接甲醇燃料电池(DMFC)非线性系统建模问题,提出了两种不同的建模方法(1)采用电化学、流体动力学、热力学等理论,建立了DMFC电池性能数学模型;(2)利用改进型BP神经网络建立DMFC电池性能辨识模型.结合DMFC实验数据进行仿真测试,结果表明这两种建模方法均合理、有效,建立的模型精度较高,从而为设计DMFC在线控制器奠定了基础. 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 数学模型 电化学 流体动力学 辨识模型

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基于参数自调整AFNN的燃料电池电特性建模

10

作者 苗青 曹广益 朱新坚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期241-244,共4页

根据直接甲醇燃料电池(DMFC)的组成结构、工作原理,运用电化学、流体动力学、热力学等理论,建立了DMFC数学模型。数学模型较为复杂,对工程上DMFC控制系统的设计特别是实时控制的情况,应用不方便。提出了利用自适应模糊神经网络(AFNN)进... 根据直接甲醇燃料电池(DMFC)的组成结构、工作原理,运用电化学、流体动力学、热力学等理论,建立了DMFC数学模型。数学模型较为复杂,对工程上DMFC控制系统的设计特别是实时控制的情况,应用不方便。提出了利用自适应模糊神经网络(AFNN)进行辨识建模,并结合DMFC实验数据进行仿真验证,结果表明这种辨识建模是完全可行的,建模的精度也较高。 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 电化学 流体动力学 自适应模糊神经网络(AFNN)

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基于RBFNN的DMFC温度建模与神经模糊控制研究 被引量：12

11

作者 戚志东 朱新坚 曹广益 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期126-129,137,共5页

为了提高燃料电池的发电性能,直接甲醇燃料电池(DMFC)堆的运行温度应该控制在一个合适的范围内。简单介绍了利用RBF神经网络基于实验的输入输出数据建立DMFC电堆温度模型的方法,避开了电堆的内部复杂性;在控制过程中,将训练好的网络模... 为了提高燃料电池的发电性能,直接甲醇燃料电池(DMFC)堆的运行温度应该控制在一个合适的范围内。简单介绍了利用RBF神经网络基于实验的输入输出数据建立DMFC电堆温度模型的方法,避开了电堆的内部复杂性;在控制过程中,将训练好的网络模型作为DMFC控制系统的参考模型,采用一种改进的模糊遗传算法(FGA)在线对神经模糊控制器的参数进行自适应调整,采用最近邻聚类算法(NNCA)对控制器的模糊规则库进行更新。在仿真实验中,将所提出的算法与非线性PID和传统模糊算法进行比较,结果表明所设计的神经模糊控制器具有较好的性能。 展开更多

关键词 直接甲醇燃料电池 径向基函数神经网络(RBFNN) 模糊遗传算法(FGA) 最近邻聚类算法

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SOFC建模与控制策略的研究现状与发展 被引量：10

12

作者 霍海波 朱新坚 曹广益 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期833-836,共4页

简单介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的单体结构类型和工作原理;然后详细介绍SOFC的电极、单电池、电堆、系统四个层次的建模以及SOFC控制的研究现状,并指出现有模型的不足;接着讨论SOFC电池数学建模的发展方向;最后,针对SOFC系统的非... 简单介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的单体结构类型和工作原理;然后详细介绍SOFC的电极、单电池、电堆、系统四个层次的建模以及SOFC控制的研究现状,并指出现有模型的不足;接着讨论SOFC电池数学建模的发展方向;最后,针对SOFC系统的非线性、大时滞、多输入多输出和随机干扰等特征,提出了几种适宜的控制方案。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) 建模 控制

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分数微积分的两种系统建模方法 被引量：19

13

作者 王振滨 曹广益 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第4期810-812,共3页

介绍了Riemann-Liouville和Caputo分数微积分的定义及其部分性质。给出了分数阶线性定常微分方程的一般定义形式,并指出它是整数阶线性定常微分方程的推广。给出分数阶线性定常系统的传递函数和状态方程描述,并与整数阶线性定常系统的... 介绍了Riemann-Liouville和Caputo分数微积分的定义及其部分性质。给出了分数阶线性定常微分方程的一般定义形式,并指出它是整数阶线性定常微分方程的推广。给出分数阶线性定常系统的传递函数和状态方程描述,并与整数阶线性定常系统的传递函数和状态方程作一比较,指出它们的异同点。运用拉普拉斯变换推导出其两种求解方法:直接求解法和状态空间法。最后给出一个实例说明这两种方法的有效性。 展开更多

关键词 分数微积分 分数阶微分方程 分数阶微分系统 系统建模

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基于模糊规则优化的改进FGA算法 被引量：6

14

作者 戚志东 朱新坚 朱伟兴 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2005年第1期46-49,共4页

针对多目标遗传算法的特点 ,基于模糊集理论 ,提出一种基于模糊规则优化的改进模糊遗传算法及其算法结构 ,即用模糊控制的方法来调整遗传算法中的交叉概率和变异概率 ,同时寻找与控制对象相匹配的最佳模糊规则 .在数学函数上的仿真结果... 针对多目标遗传算法的特点 ,基于模糊集理论 ,提出一种基于模糊规则优化的改进模糊遗传算法及其算法结构 ,即用模糊控制的方法来调整遗传算法中的交叉概率和变异概率 ,同时寻找与控制对象相匹配的最佳模糊规则 .在数学函数上的仿真结果表明 ,此种模糊遗传算法不仅加快了解的收敛速度 ,而且大大提高了解的质量 . 展开更多

关键词 遗传算法 模糊控制 交叉概率 变异概率

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分数阶系统状态空间描述的数值算法 被引量：4

15

作者 王振滨 曹广益 朱新坚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期101-105,109,共6页

利用Gr櫣nwald＿Letnicov分数微积分定义计算分数微积分的数值解,计算精度仅为1阶,不能满足快速收敛性要求.给出并证明了分数阶微积分的高阶近似所应满足的条件,并在此基础上推导出分数阶线性定常系统状态空间描述的数值计算公式.本法... 利用Gr櫣nwald＿Letnicov分数微积分定义计算分数微积分的数值解,计算精度仅为1阶,不能满足快速收敛性要求.给出并证明了分数阶微积分的高阶近似所应满足的条件,并在此基础上推导出分数阶线性定常系统状态空间描述的数值计算公式.本法不但公式简单易编程,而且具有计算精度高、运算速度快等优点.给出一个粘弹性动态系统的仿真实例,验证了其有效性. 展开更多

关键词 分数微积分 分数阶系统 分数阶线性多步长方法 状态空间描述

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10kW PEMFC动态系统建模与控制 被引量：3

16

作者 胡鹏 曹广益 +1 位作者 朱新坚 胡鸣若 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1136-1141,共6页

以质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态系统为研究对象。首先将质子交换膜燃料电池划分为氢气动态模型、空气动态模型、电化学电压模型和温度动态模型四部分建模;其次根据系统运行要求设计控制策略:氧气化学计量比前馈控制,阴极和阳极压力差... 以质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态系统为研究对象。首先将质子交换膜燃料电池划分为氢气动态模型、空气动态模型、电化学电压模型和温度动态模型四部分建模;其次根据系统运行要求设计控制策略:氧气化学计量比前馈控制,阴极和阳极压力差PID控制和温度滑模控制;最后应用所建立的模型和控制策略对10 kW质子交换膜燃料电池进行仿真运行分析,结果证明所设计的系统能模拟PEMFC动态系统运行。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 动态系统 建模 控制

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分数阶动态系统的数值算法 被引量：8

17

作者 王振滨 曹广益 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第3期477-479,484,共4页

给出了求解分数阶动态系统的一个非常有效的数值方法。本方法不但公式简单易编程,而且具有计算精度高、运算速度快等优点。本方法的思想是依据在实际应用中,通常要求给定函数有足够的连续性和光滑性,这就使得它们的Riemann-Liouville和G... 给出了求解分数阶动态系统的一个非常有效的数值方法。本方法不但公式简单易编程,而且具有计算精度高、运算速度快等优点。本方法的思想是依据在实际应用中,通常要求给定函数有足够的连续性和光滑性,这就使得它们的Riemann-Liouville和Grünwald-Letnicov分数导数完全等价。这样在分数阶动态系统中,可以利用Grünwald-Letnicov 分数导数的1阶或高阶近似表达式来近似表示Riemann-Liouville分数导数。最后给出一个仿真实例,说明所给方法的有效性。 展开更多

关键词 分数导数 分数阶系统 系统仿真 数值算法

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基于模糊规则优化的改进模糊遗传算法 被引量：3

18

作者 戚志东 朱新坚 朱伟兴 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第27期18-20,38,共4页

该文针对遗传算法的特点,提出了一种基于模糊规则优化的改进模糊遗传算法及其算法结构,即用模糊控制的方法来调整遗传算法中的交叉概率和变异概率,同时寻找与控制对象相匹配的最佳模糊规则。在数学函数上的仿真结果表明,此种模糊遗传算... 该文针对遗传算法的特点,提出了一种基于模糊规则优化的改进模糊遗传算法及其算法结构,即用模糊控制的方法来调整遗传算法中的交叉概率和变异概率,同时寻找与控制对象相匹配的最佳模糊规则。在数学函数上的仿真结果表明,此种模糊遗传算法不仅加快了解的收敛速度,而且大大提高了解的质量。 展开更多

关键词 遗传算法 模糊控制 交叉概率 变异概率

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基于自适应模糊神经网络的DMFC温度建模和控制 被引量：1

19

作者 苗青 曹广益 朱新坚 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2004年第10期66-70,共5页

针对DMFC电堆的实时控制要求，应用自适应模糊神经网络技术对DMFC电堆的工作温度进行辨识建模和控制。在温度控制过程中，将训练好的网络模型作为DMFC电堆控制系统的参考模型，并对控制模型的参数进行在线自适应调整。仿真结果表明所设... 针对DMFC电堆的实时控制要求，应用自适应模糊神经网络技术对DMFC电堆的工作温度进行辨识建模和控制。在温度控制过程中，将训练好的网络模型作为DMFC电堆控制系统的参考模型，并对控制模型的参数进行在线自适应调整。仿真结果表明所设计的自适应模糊神经控制器性能优越。 展开更多

关键词 自适应模糊神经网络 建模 仿真结果 自适应调整 参考模型 实时控制 模糊神经控制器 DMFC 电堆 工作温度

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基于改进遗传算法的PEMFC电堆稳态运行优化

20

作者 莫志军 朱新坚 +1 位作者 韦凌云 曹广益 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第8期625-629,共5页

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中,运行压力、反应气条件、质子膜含水状态、电堆温度、输出电流等因素,都会影响电堆功率输出,因此须确定电堆输出最大功率的最优运行状态。为确定最大输出功率,建立了一个PEM-FC电堆参数模型和优... 在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中,运行压力、反应气条件、质子膜含水状态、电堆温度、输出电流等因素,都会影响电堆功率输出,因此须确定电堆输出最大功率的最优运行状态。为确定最大输出功率,建立了一个PEM-FC电堆参数模型和优化目标,并提出一种实现此优化的改进遗传算法。使用1kW电堆的实验数据通过最小二乘法确定了模型参数,同时详细叙述了如何利用此遗传算法实现优化,对PEMFC电堆最优运行条件进行了分析。计算和分析结果表明此遗传算法能够有效确定最大输出功率和最优运行状态。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 稳态建模 稳态优化 改进遗传算法 小生境

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