基于支持向量機的SOFC系統(tǒng)逆動力學(xué)建模及控制.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種高效、清潔的新型燃料電池，在熱電聯(lián)供、分布式發(fā)電、交通運輸、移動電源甚至軍事等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。對于緩解能源危機、保護(hù)人類的生存環(huán)境、滿足人類社會對電力的需求以及保障國家安全都具有十分重大的意義。
　　 目前國內(nèi)外對SOFC的研究主要集中在化工、材料、結(jié)構(gòu)等方面，對SOFC控制方面的研究還比較少，但它又是SOFC的實用化、產(chǎn)業(yè)化前必須解決的問題。針對以上問題本文主要做了以下研究工作：<

2、br>　　 1.針對SOFC電堆對象，基于電化學(xué)理論，能量守恒理論以及Nernst方程建立了SOFC電堆模型?；诒疚乃⒌腟OFC電堆模型，分析了溫度、壓力、電流、燃料利用率、燃料組分等因素對SOFC輸出性能的影響。通過對象動態(tài)過程的相關(guān)分析，獲得SOFC系統(tǒng)的溫度和電壓的動態(tài)響應(yīng)特性。
　　 2.在基于最小二乘支持向量機(LSSVM)的系統(tǒng)建模過程中，模型的每次更新都需要進(jìn)行一次矩陣求逆，難以用于復(fù)雜系統(tǒng)的在線辨識。同時

3、考慮到SOFC系統(tǒng)的復(fù)雜性，本文采用一種遞推最小二乘支持向量機(RLSSVM)方法建立SOFC系統(tǒng)逆動力學(xué)模型，該算法利用遞推最小二乘算法(RLS)在線調(diào)整LSSVM的權(quán)向量和偏移量，通過修剪算法減少支持向量個數(shù)，實現(xiàn)了SOFC對象逆動力學(xué)模型的在線辨識。
　　 3.針對SOFC具有較強的非線性且常規(guī)成熟線性控制理論不適用的難點，本文將基于RLSSVM逆動力學(xué)模型的自適應(yīng)逆控制方案引入到SOFC系統(tǒng)控制研究中。在這種自適應(yīng)逆控制

4、機制中，逆模型通過RLS算法更新，控制器依據(jù)ε-濾波進(jìn)行在線調(diào)整。通過逆動力學(xué)模型在線辨識，同時考慮到溫度和電壓的耦合作用，實現(xiàn)SOFC系統(tǒng)溫度和電壓的綜合控制。
　　 本文仿真試驗結(jié)果表明加壓運行或是提高溫度運行都可以有效提高SOFC輸出特性，氫氣比例越高則陽極氫氣分壓越高，可以有效提高理想電勢，在運行過程中燃料利用率一般保持一個恒定值；氫氣流量和電流的突變會導(dǎo)致電壓有個突變過程，然后逐漸收斂到穩(wěn)定值，溫度響應(yīng)則是一個逐漸收斂