Nonlinear Modeling and Neuro-Fuzzy Control of PEMFC

The proton exchange membrane generation technology is highly efficient, and clean and is considered as the most hopeful “green” power technology. The operating principles of proton exchange membrane fuel cell （PEMFC） system involve thermodynamics, electrochemistry, hydrodynamics and mass transfer theory, which comprise a complex nonlinear system, for which it is difficult to establish a mathematical model and control online. This paper analyzed the characters of the PEMFC; and used the approach and self-study ability of artificial neural networks to build the model of nonlinear system, and adopted the adaptive neural-networks fuzzy infer system to build the temperature model of PEMFC which is used as the reference model of the control system, and adjusted the model parameters to control online. The model and control were implemented in SIMULINK environment. The results of simulation show the test data and model have a good agreement. The model is useful for the optimal and real time control of PEMFC system.     

Application of Nonlinear Predictive Control Based on RBF Network Predictive Model in MCFC Plant

This paper described a nonlinear model predictive controller for regulating a molten carbonate fuel cell (MCFC). A detailed mechanism model of output voltage of a MCFC was presented at first. However, this model was too complicated to be used in a control system. Consequently, an off line radial basis function (RBF) network was introduced to build a nonlinear predictive model. And then, the optimal control sequences were obtained by applying golden mean method. The models and controller have been realized in the MATLAB environment. Simulation results indicate the proposed algorithm exhibits satisfying control effect even when the current densities vary largely.     

Fe-Mn-Al-Cr合金双极板在模拟PEMFC环境中的电化学性能

采用电化学方法测定一种Fe-Mn-Al-Cr合金在模拟PEMFC环境中的极化曲线以及在PEMFC工作电位下的电流密度随时间变化的曲线.结果表明,Fe-Mn-Al-Cr合金在0.05 mol/L H2SO4＋2 mg/L F-溶液中呈现明显的活化-钝化转变.在恒电位极化过程中,阴极一侧表面能够形成稳定的钝化膜,钝化电流密度低于l6μA.cm-2.而在阳极一侧则产生了大量溶解的金属离子.     

质子交换膜燃料电池的温度场模拟

根据流体动力学和传热学理论，建立了一个三维的单流遭质子交换膜燃料电池模型，并应用有限控制体法对模型进行求解．总体而言，单流道燃料电池温差很小，阳极催化层温差大致在1K左右，而阴极催化层温差小于3K，最高温度发生在阴极催化层的反应区．将模拟的结果与有关的试验结果做了比较，结论相一致．     

904L不锈钢双极板的电化学行为

采用电化学方法研究了904 L不锈钢在PEMFC环境中的腐蚀行为.结果表明,904L的钝化电流密度低于1.0×10-5A.cm-2.在PEMFC阴阳极工作电极电位下,904L表面能够形成稳定的钝化膜.这是由于其主要钝化元素Ni与Cr含量较高,在904L表面发生了均匀腐蚀.     

基于预测控制的动态配料系统非线性误差研究

对混凝土搅拌站动态配料系统的非线性误差的控制过程进行了分析,在系统动态称重配料过程的误差控制中引入预测控制算法.通过多次调试修改,该系统的配料精度和速度都达到要求,整个系统的效率也得到了提高.Matlab仿真表明:预测控制是对操作员经验的模拟,在模型匹配时性能良好,表现出鲁棒性强、超调量小的特点,便于在工业控制领域推广应用.     

质子交换膜燃料电池的结构和运行参数对其性能的影响

讨论了电池结构参数和运行条件对质子交换膜燃料电池性能的影响．结果表明：催化层中的聚四氟乙烯（PTFE）和质子导体Nation的含量都有一最佳范围；良好的电池结构和尺寸将有利于反应气体的均匀分配、产物的排出以及电池内阻的减小．增加气体扩散层的孔径、孔隙率可增大电池的极限电流密度；降低电解质膜的厚度将会降低电池的内阻；提高运行温度和压力将改善电池内电化学反应和传质；加湿温度、反应气体的流速应适应电流密度的变化．     

Weighted Adaptive Generalized Predictive Control for Carding Autoleveler

In textile industry, carding process has decisive influence on produced yarn quality. From the system theoretic point of view, it is marked by stochastic disturbance, long delays, and parameter variation. So, a carding process is difficult to control with traditional control algorithms (such as PID). In this paper, a weighted adaptive generalized predictive control (GPC) law was developed to control such a process. The experimental results show that GPC autoleveller controller could greatly reduce the sliver‘s standard deviation and reject disturbance.     

质子交换膜燃料电池水管理研究

水管理是质子交换膜燃料电池（PEMFC）可靠运行的关键，既维持适当的膜的水合程度，又不致水淹电极，是水管理的理想状况．燃料电池作为一个多相、多尺度、多物理场、动态复杂系统，其中的流动、传热、传质、相变、多相流和电化学过程相互影响、相互联系、相互制约．就PEMFC内流体流动，物质的传输，热量生成和传递，水的相变及两相流，电化学反应等方面综述了目前的研究进展，权衡利弊，以期达到最佳的燃料电池电化学性能．     

高速磁悬浮列车运行控制与传统轮轨列车运行控制的比较

高速磁悬浮列车利用交流直线电机原理进行地面驱动,它的运行由地面的运行控制系统进行控制.该系统比传统列车控制系统在组成和功能上更加复杂并且有更高的要求.本文对两个系统进行了比较,指出了它们的异同点.     

质子交换膜燃料电池电极制备及评价

质子交换膜燃料电池采用固体聚合物膜为电角质简化了电池的水和电解质管理;薄的电解质膜使其可以获得非常高的比能量密度;高度可靠性和环境友好使其在用于航天、陆地和水下设备电源等方面具有广泛的应用前景。研究了质子交换膜燃料电池的电催化剂和电极制备并同国外的电极进行了比较。结果表明：自制电极电池的性能接近国外同类产品。     

Pt／Nafion界面氧还原电极动力学

针对质子交换膜燃料电池所用的含有铂黑或碳载铂电催化剂的多孔气体扩散电极，采用循环２伏安技术和塔菲尔曲线法，以氢、氧为反应气，对不同温度和压力下的Ｐｔ／Ｎａｆｉｏｎ界面的氧还原电极动力学进行了研究。     

基于自适应模型预测控制的智能车轨迹跟踪

针对传统模型预测算法在智能车辆轨迹跟踪的局限性,引入随道路曲率变化的速度自适应调节算法,设计轨迹跟踪控制器.设计目标函数及添加约束条件,通过Matlab/Simulink软件,在不同车速下与传统算法进行比较,仿真结果表明:不同的纵向车速对传统算法的轨迹跟踪有一定的影响,而对改进后的算法影响较小.尤其当车速较高时,改进后...     

带有干扰观测器的欠驱动船舶路径跟踪非线性模型预测控制

针对欠驱动船舶提出了一种非线性路径跟踪控制器,使其能够在风、浪、流等环境干扰下驶入预定的航行路径.欠驱动船舶以恒定前进速度航行,并且其合速度与参考轨迹相切.该控制器的设计使用了解析模型预测控制和干扰观测器技术,其中非线性观测器用来估计环境干扰.在最优路径跟踪控制器的作用下,路径跟踪误差渐近收敛到零.数值仿真结果验证了该控制器的有效性.     

NARMA 模型预测控制滚动优化的两级协调法

针对NARMA 模型, 提出了预测控制滚动优化的两级协调法。该算法由三层构成, 上、 中两层是两个协调器, 第三层是局部决策单元。该算法避免了在子问题的求解中使 用效率较低的规划方法, 提高了线计算的效率。仿真结果表明了该算法的有效性。      

电力电子变压器多指标非线性控制研究

电力电子变压器是一种通过电力电子变换实现电力系统能量传递的新型变压器.以微分几何理论为基础,实现非线性系统的多性能指标控制,提出基于跟踪偏差的非线性控制器,以实现改善电力系统控制性能的目的,从而可在统一的非线性控制设计框架下同时对系统中多个状态量的性能指标提出要求.所提控制策略解决了系统的非线性问题,改善了系统的动态性能,仿真结果表明设计的控制方法在电力电子变压器输出稳定性控制.     

网联车辆编队的鲁棒模型预测控制方法

为研究一类带有结构不确定干扰的网联车辆编队控制问题,考虑结构扰动服从盒式不确定集约束情况,提出一种基于鲁棒对等变换的模型预测编队控制方法。首先,基于车辆运动学状态方程,对传统车辆编队控制模型进行描述;其次,在状态方程中引入仿射结构不确定矩阵,构建最小最大化范式下的网联车辆编队控制模型;然后,在盒式不确定集下,基于鲁棒对等理论将该模型转化为计算上易于处理的上图优化模型;最后,采用序列二次规划算法获得最优编队控制方案,并通过仿真实验将该控制方案与传统车辆编队控制方案进行对比,以此验证模型的有效性。 结果表明：本文提出的最优编队控制方法能够抵御编队系统结构不确定干扰,在实现稳定编队目标的同时保障车辆的编队安全性。     

Robust Predictive Control for Polytopic Uncertain Systems with Time-delay Subjected to Actuator Saturation

Robust predictive control algorithms were presented for polytopic uncertain linear discrete systems with time-delay subjected to actuator saturation. In the first algorithm, the parameter dependent state feedback model predictive control (MPC) law was obtained from minimizing the upper bound of the cost function subjected to several linear matrix inequality constraints. In order to reduce computation burden, a second robust MPC algorithm based on nominal performance cost was presented. The feasibility of the optimization problems guarantees that the algorithms are robustly stable. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithms.     

基于模型预测控制无人驾驶车辆避障轨迹跟踪器设计

针对无人驾驶车辆的轨迹跟踪和避障问题,基于模型预测控制算法设计了避障轨迹跟踪控制器,实现避障和轨迹跟踪功能。在不同车速下采用Matlab和CarSim进行联合仿真试验,结果表明:设计的控制器控制性能和稳定性良好,能满足无人驾驶车辆的避障和轨迹跟踪需求。     

基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持非线性控制

为简化船舶航向保持非线性控制器设计的过程,通过构建Lyapunov能量函数,将设计步骤由2步变为1步,减少了控制器参数的整定数量,避免了非线性控制律对消系统的非线性项.以实际船舶为例,结果表明,采用以上方法设计的非线性简化控制器具有一定的鲁棒性,主要控制指标良好,施舵合理.