基于模糊PID控制的铅酸蓄电池充电研究

摘要

铅酸蓄电池具有性价比高、大容量、安全性能可靠及原材料丰富等优点,使其得到了越来越广泛的应用;近年来,各行各业对铅酸蓄电池需求量大增。但其充电方式的不合理造成了铅酸蓄电池的容量下降,缩短了铅酸蓄电池的服役寿命,使得铅酸蓄电池过早地报废,从而严重的浪费了资源,而且造成了环境污染;蓄电池在传统充电模式下都存在过充、超调量大等问题,致使其使用效率不高和寿命短。所以,寻求具有高效、安全、可靠的充电方法显得极为重要,这极大地加速了人们对智能不断深入研究。针对铅酸蓄电池,本文提出了基于模糊PID控制的充电方法,建立了蓄电池充电数学模型,并在Matlab仿真平台做了仿真研究。
　　介绍了铅酸蓄电池各种传统充电模式,并比较分析了各种充电方法的优缺点,同时对铅酸蓄电池SOC(State of Charge,荷电状态或剩余容量)测试方法做了简要介绍,通过分析总结现有的SOC预估方法,给出了一种容易操作的SOC预估模型。通过对最佳充电电流曲线的研究分析,结合模糊PID控制策略,用蓄电池端口电压来表征充电的完整过程,采用二维模糊控制器,将端口电压的误差和误差变化率作为控制器的输入,输出为PID三个修正参数;将蓄流电感加入充电系统的物理模型,对其充电过程进行了数学建模;利用Matlab/Simulink仿真平台做了仿真,对比分析了在 PID控制下和模糊 PID控制下的充电效果,也与传统充电模式做了对比分析,结果证明在模糊PID控制下充电能解决传统充电模式下存在过充、超调量大的问题,而且具有很好的鲁棒性。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 研究意义

1.4 铅酸蓄电池的化学特性和基本概念

1.5 论文主要研究内容及框架

1.6 小结

2 铅酸蓄电池充电理论和方法

2.1 蓄电池传统充电理论和方法

2.2 铅酸蓄电池快速充电

2.3 小结

3 铅酸蓄电池SOC预估方法及数学建模

3.1 铅酸蓄电池SOC的预估方法

3.2 铅酸蓄电池各参数变化与SOC关系

3.3 蓄电池SOC预估模型

3.4 铅酸蓄电池充电数学模型的建立

3.5 小结

4 铅酸蓄电池充电器控制器设计

4.1 PID控制器及其设计

4.2 模糊控制器设计

4.3 小结

5 仿真分析研究

5.1 仿真电路的搭建

5.2 分析

5.3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果