浅析基于分数阶微积分PEMFC建模与辨识-

论文导读：.3本论文探讨内容15-16第二章质子交换膜燃料电池介绍与模型16-302.1燃料电池介绍16-172.2燃料电池电压模型17-222.2.1开路电压模型17-192.2.2活化压降19-202.2.3内部电流202.2.4欧姆电动势20-212.2.5浓度差电动势212.2.6输出电压模型21-222.EMFC动态电特性22-232.4燃料电池等效电路模型：有源模型23-262.4.1L
摘要：质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，简称PEMFC)是现代清洁能源的代表。燃料电池的相关技术也在经历日新月异的变化。一个适当的模型对于探讨以燃料电池为基础的能源系统来说必不可少。迄今为止，各种文献提出了很多不同形式的燃料电池模型，用来描述燃料电池在一定工作条件下的静态或动态特性。但这些模型大多数有着参数众多，结构复杂的缺点，本身适用性较差。虽然有些模型也能用于燃料电池制约系统设计，但在描述电池电特性方面，仍然有所欠缺。而影响燃料电池电特性的重要因素-双电荷层现象，非常适合利用分数阶次的模型来精确描述。鉴于分数阶次对于整数阶次模型的先天优势，以此为出发点，可以建立燃料电池的分数阶次模型。本论文主要内容如下：1.提出了三种建立燃料电池分数阶传递函数模型的策略，分别是：基于内部机理，基于系统结构以及基于燃料电池等效电路。基于内部机理和等效电路推导出来的模型有着固定的形式，而基于系统结构的模型则由于采取的是类似于电化学阻抗谱的浅析策略，所得到的模型结构形式并不唯一。为了确定模型中的参数值，结合电池实际输入输出数据，将不足转化为分数阶系统辨识。2.提出了改善型的NLJ算法，实现了对分数阶系统参数的辨识。相对于NLJ算法，改善型的算法不仅消除了系统参数初始化数值对辨识结果的影响，即在随机初始化的情况下，辨识效率有了非常显著的提升，连续辨识计算下辨识结果的稳定性也有很好的保证。通过已知真值的仿真计算以及未知真值的最优曲线拟合计算的验证，证明的改善型NLJ算法的正确性与有效性。关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)论文动态特性论文传递函数模型论文分数阶次论文系统辨识论文改善型NLJ算法论文
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摘要4-6
ABSTRACT6-12
第一章 绪论12-16

1.1 引言12-13

1.2 论述进展与前人探讨成果13-15

1.3 本论文探讨内容15-16

第二章 质子交换膜燃料电池介绍与模型16-30

2.1 燃料电池介绍16-17

2.2 燃料电池电压模型17-22

2.1 开路电压模型17-19

2.2 活化压降19-20

2.3 内部电流20

2.4 欧姆电动势20-21

2.5 浓度差电动势21

2.6 输出电压模型21-22

2.3 PEMFC 动态电特性22-23

2.4 燃料电池等效电路模型：有源模型23-26

2.4.1 Larminie 模型24

2.4.2 Dicks-Larminie 模型24-25

2.4.3 Yu-Yuvarajan 模型25-26

2.4.4 Choi 模型26

2.4.5 有源模型比较26

2.5 燃料电池等效电路模型：无源模型26-28

2.5.1 Garnier 模型26-27

2.5.2 Page 模型27

2.5.3 无源模型比较27-28

2.6 燃料电池系统结构28-30

第三章 质子交换膜燃料电池分数阶模型30-50

3.1 电容论述与分数阶概念30-34

3.

1.1 电容论述介绍30-32

3.

1.2 分数阶微积分定义32-34

3.2 基于内部机理的分数阶动态模型34-38

3.3 基于系统结构的分数阶动态模型38-42

3.4 基于等效电路的分数阶动态建模42-43

3.5 燃料电池等效内阻模型参数辨识43-50

第四章 基于改善型 NLJ 算法的分数阶系统辨识50-64

4.1 分数阶系统离散化50-54

4.

1.1 基于定义的数值计算50-51

4.

1.2 近似离散策略51-54

4.2 改善型 NLJ 算法54-56

4.3 基于改善型 NLJ 算法的分数阶系统辨识56-63

4.

3.1 仿真验证56-57

4.

3.2 最优曲线拟合验证57-63

4.4 总结63-64
第五章 总结与展望64-66

5.1 总结64

5.2 展望64-66

参考文献66-70
致谢70-72
探讨成果及发表的学术论文72-73
作者和导师介绍73-74
附件74-75