研究论文基于改进遗传算法的犘犈犕犉犆电堆温度模型建模

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1、第５６卷第３期化工学报Ｖｏｌ．５６Ｎｏ．３２００５年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）Ｍａｒｃｈ２００５檭殐檭檭檭檭殐檭檭研究论文檭基于改进遗传算法的犘犈犕犉犆电堆温度模型建模檭殐檭檭檭檭殐檭卫东１，朱新坚２，曹广益２（１中国计量学院机电工程分院，浙江杭州３１００１８；２上海交通大学燃料电池研究所，上海２０００３０）摘要：针对质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）系统过于复杂、难以建模，而已建立的数学模型由于电堆使用的材料、结构不同，模型参数相差甚远，无法统一给出一个具有代表性的高精度的ＰＥＭ

2、ＦＣ电堆模型，难以满足ＰＥＭＦＣ控制系统设计和应用的要求．本文从实际应用角度出发，利用传热学、流体动力学知识建立了一个千瓦级的ＰＥＭＦＣ电堆温度模型．由于模型中一些关键参数无法由实验精确测出，但它们对模型精度的影响极大，所以需要找出一个能够高精度辨识模型参数的方法来解决这个问题．文章中提出的改进遗传算法具有良好的全局和局部的搜索、优化能力，能够高精度地辨识这些参数．仿真和实验结果验证了模型的实用性和可靠性．关键词：质子交换膜燃料电池；简单遗传算法；改进遗传算法中图分类号：ＴＱ０１３．１文献标识码：Ａ文章编号：０４３８－１１５７（２００５）０３－０５

3、３８－０７犕狅犱犲犾犻狀犵犫犪狊犲犱狅狀犻犿狆狉狅狏犲犱犵犲狀犲狋犻犮犪犾犵狅狉犻狋犺犿犳狅狉狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犿狅犱犲犾狅犳犘犈犕犉犆狊狋犪犮犽１，犣犎犝犡犻狀犼犻犪狀２，犆犃犗犌狌犪狀犵狔犻２犠犈犐犇狅狀犵（１犆狅犾犾犲犵犲狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔牔犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犆犺犻狀犪犕犲狋狉狅犾狅犵狔犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犎犪狀犵狕犺狅狌３１００１８，犣犺犲犼犻犪狀犵，犆犺犻狀犪；２犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犉狌犲犾犆犲犾犾，犛犺犪狀犵犺犪犻犑犻犪狅狋狅狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犛犺犪狀犵犺犪犻２０００３０，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅ

4、ｓｙｓｔｅｍｏｆＰＥＭＦＣｓｔａｃｋｉｓｔｏｏｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｔｏｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｒｅｖｅｒｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｔａｃｋａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．ＴｈｅｒｅｉｓｎｏｇｅｎｅｒａｌｍｏｄｅｌｗｉｔｈｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅａｌｌｓｔａｃｋｓａｎｄｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅＰＥＭＦＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎｔｈｉｓｐａ

5、ｐｅｒ，ｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｐｏｒｔａｎｄｌｉｑｕｉｄｋｉｎｅｔｉｃｓｉｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｓｔａｃｋｍｏｄｅｌ．Ｓｏｍｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈａｔｈａｖｅｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｃａｎｎｏｔｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍａｓｉｍｐｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒｐｏｓｓｅｓｓｅｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｇｌｏｂａｌａｎｄｌｏｃａｌｓｅａｒｃｈｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｉｓａｂｌｅｔｏｉ

6、ｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｒｏｔｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｍｅｍｂｒａｎｅｆｕｅｌｃｅｌｌ；ｓｉｍｐｌｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｎｏｖｅｌｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ有了很大的突破，建立了从一维不等温到三维不等引言温、不等压各类单电池模型，这些模型清晰地描述ＰＥＭＦＣ是一种高效率的清洁能源，也是２１了单电池内部

7、微观特性，详细地解释了气体扩散、世纪解决能源危机、环境污染的重要研究课题之热传导、液态水迁移等现象．但在千瓦级的电池堆一．近十年来，各国研究人员在单电池的建模方面理论模型方面所发表的论文较少，已有的模型只是２００３－１１－０４收到初稿，２００４－１０－２８收到修改稿．犚犲犮犲犻狏犲犱犱犪狋犲：２００３－１１－０４．联系人及第一作者：卫东（１９６９—），男，博士研究生．犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉：ＷＥＩＤｏｎｇ，ＰｈＤｃａｎｄｉｄａｔｅ．犈－犿犪犻犾：ｗｄｗｒ＠１６３．ｃｏｍ第３期卫东等：基于改进遗传算法的ＰＥＭＦＣ电堆温度模型建模·５３

8、９·［１］在实验基础上简单的经验模型．Ｌｅｅ等在单电池得高电压，可将多个单电池通过双极板联接起来，电气性能经验公式的基础上