質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)模型與控制研究的開題報告

質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)模型與控制研究的開題報告一、選題背景質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種新型的清潔能源電池，由于其高能效、低污染、輕便化、靜音等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于敏感環(huán)境和無人機等領(lǐng)域。然而，由于其工作過程受到多種因素的影響，如氫氣質(zhì)量、溫度、壓力、濕度等，因此需要在控制策略方面研究更全面的模型和算法。二、研究目的本研究的主要目的是建立PEMFC的動態(tài)模型，并針對不同工況設(shè)計控制策略。通過理論模型和實際應(yīng)用相結(jié)合的方法，提高PEMFC的能效、降低污染、增強系統(tǒng)魯棒性。三、研究內(nèi)容（1）PEMFC的動態(tài)模型研究：根據(jù)電化學(xué)特性建立PEMFC的動態(tài)模型，考慮氫氣、氧氣和水的輸運過程，建立其物理方程并數(shù)值求解。（2）PEMFC的控制策略設(shè)計：結(jié)合建立的動態(tài)模型，設(shè)計不同場景下的控制策略，包括喂氫壓力和流量、溫度、濕度等控制。（3）仿真和實驗驗證：通過Matlab/Simulink進行仿真驗證，并搭建實驗平臺進行實際驗證，以驗證所設(shè)計的控制策略的有效性和可行性，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對模型進行改進和優(yōu)化。四、研究意義本研究的成果可以為PEMFC的應(yīng)用提供更為全面的控制策略，提高PEMFC的能效和可靠性，并為出口無人機等領(lǐng)域的應(yīng)用提供有力支持。五、研究方法采用理論推導(dǎo)和實驗驗證相結(jié)合的方法，通過建立動態(tài)模型、控制策略的設(shè)計以及實驗驗證、數(shù)據(jù)分析等方法，探究PEMFC的動態(tài)機理和控制策略。六、預(yù)期成果預(yù)期成果包括：（1）建立PEMFC的動態(tài)模型。（2）設(shè)計不同工況下的控制策略。（3）驗證控制策略在仿真和實驗條件下的有效性和可行性。（4）為PEMFC的應(yīng)用提供可靠的控制策略和技術(shù)支持。七、研究進度安排階段|內(nèi)容|完成時間------|--------------------------------------|-----------第一階段|文獻綜述、動態(tài)模型建立|2022.2-2022.6第二階段|控制策略設(shè)計、仿真分析|2022.7-2023.1第三階段|實驗平臺搭建、實驗驗證|2023.2-2023.6第四階段|數(shù)據(jù)分析、成果總結(jié)、論文撰寫|2023.7-2023.12八、參考文獻[1]Liu,Y.;Zhao,T.S.;Zhang,J.W.Areviewonwatermanagementinpolymerelectrolytemembranefuelcells.FrontiersofEnergyandPowerEngineeringinChina2011,5,1–12.[2]Jia,Y.;Yi,B.;MarkondeyaRaj,S.;Zhang,X.;Zou,J.Robustoutputfeedbackcontrolfornonlinearsystemswithparameteruncertaintiesandunknowndisturbances.IEEETransactionsonCircuitsandSystemsII:ExpressBriefs2015,62,958-962.[3]Aghdam,A.G.;Ghadimi,N.;Marzband,M.;Sabzpoushan,S.H.;Keynia,F.Anovelcontrolstrategyforfuelcell-batteryhybridsysteminfuelcellelectricvehicleapplication.Energy2015,89,271-281.[4]Chan,S.H.;Khor,K.A.;Xia,Z.T.AcompletepolarizationmodelofaPEMfuelcellanditssensitivitytovariousphysicalparameters.JournalofPowerSources2002,102,304-315.[5]Dufo-López,R.;Contreras,J.Optimalcontrolofahybridsolar-windpowersys