【摘 要】
：
质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,建立准确的电特性模型是对其进行电特性控制研究的基础,设计合适的控制策略是提高其发电性能的关键。本文将分数阶微积分理论与频域子空间辨识方法相结合,建立准确描述PEMFC电特性的分数阶状态空间（Fractional Order State Space,FOSS）
论文部分内容阅读
质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,建立准确的电特性模型是对其进行电特性控制研究的基础,设计合适的控制策略是提高其发电性能的关键。本文将分数阶微积分理论与频域子空间辨识方法相结合,建立准确描述PEMFC电特性的分数阶状态空间（Fractional Order State Space,FOSS）模型,并基于该模型提出一种基于递推子空间的自适应模型预测控制（Recursive Subspace-based Adaptive Model Predictive Control,RSAMPC）策略,提高了PEMFC系统的发电性能,同时保证电堆安全稳定运行。本文的主要研究内容如下:（1）对于含有分数阶特性的PEMFC系统,建立了PEMFC电特性的FOSS模型。在频域子空间辨识方法中引入分数阶微积分理论,提出一种频域分数阶子空间辨识算法,并采用GA-PSO混合优化算法对辨识算法中的未知参数进行寻优。仿真结果表明,采用基于GA-PSO算法优化的频域分数阶子空间辨识算法建立的FOSS模型能够准确描述PEMFC发电过程中的电特性。（2）基于PEMFC的电特性FOSS模型,设计了适用于PEMFC电特性控制的基于子空间的模型预测控制（Subspace-based Model Predictive Control,SMPC）策略。计算出子空间预估器方程,并将其应用于SMPC的最优控制律求解过程中。针对带有输入约束的情况,采用二次规划算法求解带约束SMPC的最优控制律。仿真结果表明,带约束SMPC控制器可以在满足系统运行的约束条件下实现PEMFC系统的电特性跟踪控制和抗干扰控制。（3）对于含有时变特性的PEMFC系统,设计了适用于模型失配状况的RSAMPC策略。基于带约束SMPC控制器,采用Givens变换对子空间预估器方程进行递推更新并加入变遗忘因子,提出一种改进的RSAMPC策略,解决了由PEMFC时变特性所产生的模型失配问题。仿真结果表明,可在线更新模型的RSAMPC策略可以在模型失配的状况下实现PEMFC系统的电特性跟踪控制和抗干扰控制。
其他文献
当前,电子商务发展迅速,平台经济日益繁荣,电商平台代售模式不断优化,这促进了物流行业的繁荣兴盛。制造商为了实现资源优化配置,发展核心业务,选择将产品运输外包给第三方物流运营商,因此,逐渐由平台（E）与制造商（M）组成的传统两层电商供应链（E-供应链）过渡到由平台、制造商和第三方物流运营商（L）组成的三层E-供应链。其中,平台始终占据强势地位,为了充分调动系统其他成员的积极性,有必要设计相应的协调策
随着中小型无人机的快速普及,无人机“黑飞”问题日益严重,给公共安全带来危害,由此引起反无人机技术的兴起。鉴于无人机具有在图像中所占像素点较少,难以提取丰富特征,飞行速度快,易受到复杂背景的干扰等特点,所以对无人机等弱小目标的准确检测和跟踪就比较困难。针对此种问题,本文研究了一种车载激光反无人机检测跟踪控制系统,实现对目标实时准确的检测跟踪。具体工作如下:（1）本文针对“低慢小”目标的检测问题进行难
惯容是一种新兴的振动控制器件,目前已经受到了工业界和学术界的广泛关注,对于结构振动控制领域,惯容的引入也为其发展带来了新的思路,本文研究了一类低复杂度惯容隔振系统在地震激励下的控制效果,并且给出了相应的性能提升设计方法,最后通过仿真实验进行了验证,本文的具体工作和所得成果简要叙述如下:首先,研究了所有只含有一个惯容、一个弹簧、一个阻尼的低复杂度惯容隔震系统安装在多自由度模型的应用问题,给出了低复杂
近年来,人脸识别技术在安全检查、服务机器人和快捷支付等领域的应用愈发广泛。与深度神经网络技术相结合形成的用于服务机器人的人脸识别系统,可用于提高服务机器人与被服务对象的交互,是智能机器人控制领域的研究热点之一。本文基于Ty Ran移动机器人硬件平台,研究了针对局部遮挡人脸的修复算法,并设计了基于人脸检测、人脸修复和人脸识别算法的机器人人脸识别模块,主要完成的工作如下:1)针对正常情况下的人脸识别问
在现代社会中,机械臂被广泛应用于制造业,以代替人力劳动,但是随着生产要求的提高以及生产任务的复杂化,单机械臂很难完成一些复杂任务,例如精细零件装配、重型物体的搬运以及工艺复杂的切削操作,要完成这些比较复杂的任务,需要双机械臂协同工作。本文主要在单机械臂运动规划的基础上,对双机械臂协同运动规划算法进行研究。首先,基于单机械臂运动学分析,建立双臂系统模型。采用D-H方法建立单机械臂的运动学模型,并进行
随着城市轨道交通的快速发展,列车运行安全受到更为普遍的关注。轮对是列车走行部的关键装置,当车辆运行条件变差或者紧急制动时,列车在轨道上产生剧烈地滑动摩擦、冲撞,导致踏面出现擦伤、剥离、划痕等损伤。针对轮对踏面损伤的检测,本文实现一种基于图像的非接触式检测方法,利用深度学习目标检测原理研究踏面损伤识别与定位。主要内容如下:首先,针对轮对踏面损伤的样本数量不足问题,提出了基于数据增强和深度卷积对抗生成
中点箝位型（NPC）三电平并网逆变器在中高功率的并网发电场合中获得了广泛的应用,而电感-电容-电感（LCL）滤波器由于其良好的滤波性能被串接在逆变器和电网之间,但是由于实际中弱电网阻抗的存在,并网逆变器系统的稳定性和动态性能均会受到影响。本文研究解决提高弱电网下的LCL型NPC三电平并网逆变器稳定性及动态性能问题,提出了一种电流控制器和有源阻尼控制器参数设计方法。本文建立了弱电网下LCL型NPC三
随着我国城镇化水平的快速提升,各大城市GDP逐年增加、由农村涌入城市的人口数量逐渐扩大,城市轨道交通作为缓解交通压力的重要交通工具,近年来的需求不断递增,中国地铁建设迎来了蓬勃发展的春天。地铁的施工有其独特的特点,建设投资之大,建设工期之长,施工环境之复杂等等,这些因素是造成城市地铁施工阶段安全生产事故的主要原因,严重影响了工程的建设进度,并给社会带来不利影响。因此,针对于城市地铁项目施工安全管理
近年来,主要军事强国都在加速研制新型空中武器装备,这对防空武器伺服系统的响应速度、控制精度和输出功率等提出了更高的要求。本文针对新型武器伺服系统大功率、高精度、强鲁棒性等需求,设计了一种多电机同步驱动伺服系统。具体内容如下:首先,在对多电机同步驱动伺服系统功能需求进行深入分析的基础上,结合性能指标要求,完成了四电机同步驱动伺服系统总体方案设计,并对关键部件进行了选型。其次,在对单电机控制系统动力学
路径规划是机器人研究中较为基础和关键的方向,近年来深度强化学习在机器人控制方面取得了巨大的成功,该方法不需要控制对象模型,具有很强的环境适应性和自学习能力,得到了广泛的关注。随着任务的复杂化和多样化,单机器人已经不能满足这类场景的需求,多机器人系统通过各单位协同能够处理更复杂的任务,而多机器人编队作为其重要的研究方向也成为一个研究热点。为了在复杂场景下更好地完成任务,本文将全局路径规划算法和局部路