固體氧化物燃料電池的穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。在環(huán)境與能源備受人類關(guān)注的今天，SOFC的研究與工程開發(fā)越來越受到各國(guó)政府與科技人員的重視。SOFC發(fā)電系統(tǒng)要穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)行，需要有高效的外圍控制系統(tǒng)加以保證，對(duì)SOFC系統(tǒng)進(jìn)行有效控制能夠提高運(yùn)行效率，延長(zhǎng)電堆壽命，改善電能質(zhì)量，是推動(dòng)SOFC實(shí)現(xiàn)實(shí)用化和商業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。
　　 在實(shí)際運(yùn)行過程中，SOFC的定

2、輸出電壓運(yùn)行方式要求保證輸出電壓恒定以及燃料利用率滿足約束。本文研究針對(duì)SOFC這種含有約束的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)穩(wěn)定預(yù)測(cè)控制器來保證系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 （1）針對(duì)帶額定負(fù)載的SOFC系統(tǒng)，設(shè)計(jì)雙模預(yù)測(cè)控制器?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)基于額定負(fù)荷點(diǎn)上的辨識(shí)模型，通過在帶終端約束的預(yù)測(cè)控制和局部鎮(zhèn)定控制器之間切換，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，并引入積分作用，來消除穩(wěn)態(tài)偏差。通過電流負(fù)荷的擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，并與常規(guī)前饋一反饋PID控制器進(jìn)行比較，驗(yàn)證

3、了帶積分作用的雙模預(yù)測(cè)控制器的有效性。
　　 （2）針對(duì)基于額定負(fù)荷點(diǎn)辨識(shí)模型設(shè)計(jì)的控制器不能適應(yīng)工況大范圍變動(dòng)的問題，提出建立SOFC系統(tǒng)的分段仿射PWA模型。包括引入最近虛假鄰域法確定模型階次；參照不同的聚類指標(biāo)選取子模型的個(gè)數(shù)；采用最小二乘法進(jìn)行子模型的參數(shù)辨識(shí)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，建立的PWA模型可以較好地逼近實(shí)際對(duì)象。
　　 （3）針對(duì)變負(fù)載SOFC系統(tǒng)，基于所建立的分段仿射模型，利用多參數(shù)規(guī)劃方法離線設(shè)計(jì)分段仿射預(yù)