燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車建模及優(yōu)化控制.pdf

1、氫能具有來源豐富、燃燒值高、環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是人類未來的終極能源。作為氫能開發(fā)和應(yīng)用的代表，近幾年燃料電池在各國(guó)政府的大力支持下已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，部分以燃料電池為核心的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化，其主要應(yīng)用在航天、軍事、交通、通信、電力以及家用產(chǎn)品等各領(lǐng)域。近些年，由于燃料電池技術(shù)的快速發(fā)展，特別是大功率燃料電池的研制成功，燃料電池在軌道交通方面的應(yīng)用引起了世界各地的關(guān)注和研究。
　　 燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車是一個(gè)涉及機(jī)械、

2、電氣、化學(xué)、控制等多領(lǐng)域的極為復(fù)雜的整車系統(tǒng)，整車部件中存在著大量的時(shí)變和非線性環(huán)節(jié)，因此構(gòu)建一個(gè)較為完善的燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車仿真模型以及設(shè)計(jì)一個(gè)適合燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的整車控制策略對(duì)今后機(jī)車的開發(fā)和研究具有重要的意義。
　　 本文主要研究了燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的行駛工況分析與測(cè)量，燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的整車系統(tǒng)建模以及燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的優(yōu)化控制等相關(guān)問題。主要工作及結(jié)論總結(jié)如下:
　　 (1)分析了現(xiàn)目前常用的

3、混合動(dòng)力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、車體的動(dòng)力系統(tǒng)類型以及常用的組合形式，并對(duì)這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)類型進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與對(duì)比，最后根據(jù)實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)等多方面考慮，選定了本文所建模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和動(dòng)力設(shè)備組合。
　　 (2)為了更好地分析所建模型的整車性能，木文結(jié)合實(shí)際情況，測(cè)量了某地區(qū)某條地鐵線路的真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立了適合燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的仿真行駛工況，利用MATLAB仿真軟件編寫工況程序，并嵌入到ADVISOR仿真軟件中，為后續(xù)研

4、究奠定仿真基礎(chǔ)。
　　 (3)針對(duì)ADVISOR仿真軟件在研究燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車方面的不足，對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的二次開發(fā)，利用ADVISOR仿真平臺(tái)，在MATLAB/SIMULINK仿真環(huán)境中，構(gòu)建了一個(gè)較為完善的燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車整車仿真模型，該系統(tǒng)模型主要組成部分有:車體子模型、蓄電池子模型、牽引電機(jī)子模型、燃料電池子模型、機(jī)車車輪子模型以及其他附屬子模型等。基于本文所測(cè)量的燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車的仿真行駛工況，分析了在功率跟

5、隨控制策略下機(jī)車的整體性能，得到了各主要部件的全過程平均工作效率。根據(jù)參考文獻(xiàn)建立相應(yīng)的對(duì)比模型，通過相應(yīng)的對(duì)比分析，驗(yàn)證了所建模型的正確性。
　　 (4)根據(jù)模糊邏輯控制理論，設(shè)計(jì)了一種基于T-S模糊邏輯控制的燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車控制策略。該T-S模糊邏輯控制策略以機(jī)車牽引電機(jī)的需求功率pmcr和蓄電池的荷電狀態(tài)值SOC作為輸入變量，以燃料電池的輸出功率比值系數(shù)K（即，燃料電池的輸出功率為K*pmcr）為輸出變量?；谌剂想姵?/p>