【硕士论文】PEMFC的控制算法研究与实现.pdf

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1、同济大学硕士学位论文PEMFC的控制算法研究与实现姓名：杨麟祥申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：岳继光20040201同济大学硕士研究生毕业论文摘要智能控制算法的出现，以及高性能微处理器的不断更新，给工业过程控制提供了越来越多、越来越好的解决方案。这些控制算法可以避开实际系统数学建模的难题，这给它们的发展开辟了广阔的空间。神经网络(NN)具有强大的存储联想功能以及灵活的学习能力，广泛用于函数逼近和并行处理等领域，但其学习收敛速度一般比较慢，并且需要大量的、合适的训练样本。模糊控制(Fuzzyl为非线性控制提供了一个比较容易的设计方法，尤其是在被控对象含有不

2、确定性和不精确性的时候更加有效。而来源于生物技术领域的遗传算法(GA)则发扬了生物界自然选择和自然遗传机制的优点。它通过采用随机但有向的搜索机制来寻找全局最优解，具有鲁棒性好、隐含并行搜索以及全局收敛的优点。本课题中，根据实际的控制要求，优先选择GA与Fuzzy算法。本课题主要研究质子交换膜燃料电池(PEMFc)的控制算法与控制技术。为保证燃料电池在发电过程中的稳定性和高效性，获得良好的运行环境和稳定的输出功率，其控制问题至关重要。PEMFC内存在多种复杂的关联因素，而且其内部的参数也受多方面影响，整个PEMFC构成了一个多输入输出、时变、强耦合、非线性系统。基于目前的研究

3、成果，本文提出了一种GA—Fuzzy串级控制方案，使控制器更加合理和优化。本文主要解决了以下方面的问题：(1)分析PEMFC系统的基本工作原理及其基本构成，找出合理的控制变量：(2)通过分析被控对象特点，比较各种先进控制方法的优缺点，提出GA．Fuzzy串级控制思想，并做了相应简化的MATLAB仿真；(3)设计系统硬件结构，用DSP与MCS．51实现主控与辅控协调工作，进行系统软件调试；(4)在DSP中，引入嵌入式实时操作系统uC／OS—II，分析!-tC／OS．II移植过程中应注意的几点问题；(5)实际系统测试说明及实验数据分析；关键词：质予交换膜燃料电池(PEMFC)模

4、糊控制遗传算法uC／OS—IIDSP璺堑查兰塑主翌篓兰兰些堡苎ABSTRACTWinlthedevelopmentofintelligentcontrolalgorithmsandthecontinuousupdatingofmicro—controllers，moreandmoregoodmethodsareintroducedintotheindustrialprocesscontr01．Theycanbreakawayfromthemodelingofpracticalsystems，SOtheycanbeusedinmanyfields．NeuralNetworkh

5、asthestrongabilitytomemorize，associateandself-learning。anditiswidelyusedinfunctionsimulationandparallelprocessing，howeverthedisadvantageofitslowlearningspeedandrestrictiontoalargequantityofpropersamplesmakeitnotSOappropriatesometimes．Whilefuzzycontr01proposesamucheasierdesignmethodfornon-l

6、inearsystems，especiallyforthoseuncertainorimpreciseobjects．GeneticAlgorithmderivedfromnaturalselectionisakindofparallel．efficiantandglobaloptimalsearchingalgorithm．Accordingtothepracticalcontrolplant，GAandFuzzyareprefefred．ThisdissertationiSmainlyaboutthecontrolalgorithmandtechnicalrealiza

7、tionofProtonExchangeMembraneFuelCell(PEMFC)．HowtOSOlyeitscontroldesigninginordertoimprovetheperformanceof血efuelstackandmaintaintheregularoperatingenvironmentismostimportant．TherearemanycomplexandassociatedfactorsinsidePEMFCthatinfluenceitsinternalparameters．So