PEMFC分数阶子空间建模及其预测控制研究

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 PEMFC研究现状

1.2.1 建模研究现状

1.2.2 控制器研究现状

1.3 本文主要内容及章节安排

2 PEMFC概述及其特性分析

2.1 PEMFC概述

2.1.1 单电池组成结构

2.1.2 电化学工作原理

2.1.3 空冷自增湿型PEMFC系统

2.2 PEMFC特性分析

2.2.1 非线性特性

2.2.2 分数阶特性

2.3 本章小结

3 PEMFC发电过程的子空间辨识

3.1 几何工具

3.1.1 正交投影

3.1.2 斜投影

3.2 子空间辨识算法描述

3.2.1 状态空间模型

3.2.2 输入输出数据矩阵构造

3.2.3 子空间辨识基本步骤

3.3 PEMFC发电过程的状态空间模型辨识

3.3.1 建模输入输出变量选择

3.3.2 仿真结果

3.4 本章小结

4 PEMFC发电过程的分数阶子空间辨识

4.1 分数阶微积分理论

4.1.1 分数阶微积分定义

4.1.2 分数阶系统描述

4.1.3 分数阶微积分的性质

4.2 分数阶子空间辨识算法描述

4.2.1 输入输出矩阵构造

4.2.2 Poisson 滤波器

4.2.3 短时记忆法

4.2.4 分数阶子空间辨识的全局参数估计

4.3 PEMFC发电过程的分数阶状态空间模型辨识

4.3.1 模型辨识

4.3.2 辨识效果验证

4.4 本章小结

5 基于MPC的PEMFC输出功率控制

5.1 预测控制基本原理

5.1.1 预测模型

5.1.2 滚动优化

5.1.3 反馈校正

5.2 分数阶状态空间模型预测控制算法描述

5.2.1 分数阶状态空间模型离散化

5.2.2 最优控制律推导

5.2.3 带约束的最优控制律推导

5.2.4 Hildreth 二次规划算法

5.3 控制系统仿真

5.3.1 预测和控制步长选取

5.3.2 控制变量约束情况分析

5.3.3 仿真结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

附 录