甲醇燃料电池控制系统项目可行性报告

项目名称：甲醇燃料电池控制系统的研究与设计   
委 托 人：    
委托日期：  2007年03月22日   
查新机构（盖章）：**省科学技术情报研究所   
查新完成日期：  2007年03月22日 
中 华 人 民 共 和 国 科 学 技 术 部
二○○○年制
 
查新项目 中文：甲醇燃料电池控制系统的研究与设计   
名    称 英文：   
 名    称 **省科学技术情报研究所   
 通信地址 **市高新区新宇路中段 邮政编码 250101   
查新机构 负 责 人 胡艳苹 电  话 (此处可能涉及隐私号码/数字) 传  真 (此处可能涉及隐私号码/数字)   
 联 系 人 杨德祥 电  话 (此处可能涉及隐私号码/数字)   
 电子信箱 ydx@pub.sdsti.net.cn   
一、查新目的
**省科技厅计划项目立项   
二、查新项目的科学技术要点
第一：研究神经网络在甲醇燃料电池控制系统建模的应用
由DMFC系统具有的强非线性、多输人多输出、有约束、有随机干扰等特点有关，所以也可以考虑用神经网络的建模方法。神经网络在构建复杂非线性过程的模型方面是一个非常有吸引力的工具，这是因为神经网络具有内在的学习和无限逼近非线函数的能力，至今已经有许多基于神经网络的辨识模型，如ART模型, CPB网络模型, PNN模型等。采用神经网络的方法可以避开复杂的解析建模过程和复杂的非线性微分方程组描述的模型，使得非线性系统的输人输出特性能快速计算得到，因此是一种很有前途的建模方法。
第二：研究模糊控制在甲醇燃料电池控制系统建模的应用
DMFC系统的特征拟采用模糊控制的方法设计其控制系统。模糊控制不仅改善了经典控制的性能，而且对难以精确控制的非线性、不确定性、时变性的复杂系统也显示出独特的能力，同时，具有以下主要特点为:①不需要精确模型，只需要经验或操作数据，甚至较少的信息便可着手开发;②鲁棒性强，对过程参数的变化具有较强的适应性;③由过程的定性认识出发，较容易建立语言变量的控制规则，并可不断修改;④对不同的指标函数可建立不同的控制规则，并总体协调控制;⑤控制效果好，所需设备简单，经济效益显著。
完成燃料电池发动机控制策略的研究。控制策略的好坏会直接影响燃料电池工作性能，由于电池在接入系统工作时，使燃料电池的输出功率有较大的波动。所以结合燃料电池发动机特殊的应用场合，针对不同工作环境下的工作状态进行分析，提出一套适合本燃料电池发动机控制系统的控制策略和方法。   
三、查新点与查新要求
（1）、采用人工神经网络技术进行系统建模。
（2）、采用模糊控制技术。
（3）、抗干扰技术，将采用下列技术处理抗干扰：
A、在电路上，采用单 DSP 芯片技术。
B、信号滤波与阻抗匹配技术。
C、电路计算机仿真技术。
D、软件抗干扰技术。
（4）、软件中间件技术： 以中间件技术为客户提供良好的二次开发平台。
（5）、在线升级技术: 提供软件的在线升级功能。
（6）、生产的在线检测技术。

   
四、文献检索范围及检索策略
国内部分：
中国科技成果交易信息数据库    1980-2001
中国科技成果数据库            1980-2006.07
**省科技成果数据库          1986-2003
**省科技查新报告数据库      1986-1998.12
中国科技经济新闻数据库        1992-2006.11
中国学位论文数据库            1977-2006.06
中国学术会议论文数据库        1979-2006.07
中国企业产品数据库            1988-2006.08
中国专利文献数据库            1985.04-2007.01
中国科技文献数据库            1999  
中文科技期刊全文数据库        1989-2006.11
**省最新科技查新报告数据库  2003.10-2007.01

检索策略：

甲醇*燃料*电池*(神经网络+模糊控制+软件*抗干扰+中间件+计算机*仿真)   
五、检索结果

相关文献7篇

1.题名： 基于改进BP神经网络辨识的DMFC建模研究
作者： 戚志东 朱新坚 曹广益
机构： 上海交通大学自动化系燃料电池研究所，上海200030
刊名： 计算机仿真
年： 2006 卷： 23 期： 5
关键词： 直接甲醇燃料电池 神经网络 辨识
文摘： 针对直接甲醇燃料电池（DMFC）系统过于复杂，难以建模的特点，该文试图绕开DMFC的内部复杂性，基于实验数据。利用神经网络逼近任意复杂非线性函数的能力，将神经网络辨识方法应用到DMFC这种高度非线性系统的建模。以1000组电池电压、电流密度实验数据作为训练样本，采用基于LM算法的改进BP神经网络，建立了不同温度下电池电压-电流密度动态响应模型。仿真结果表明这种方法是可行的，建立的模型精度较高，它使得设计DMFC的实时控制器成为可能。

2.题名： 基于一种改进的RBF神经网络的直接甲醇燃料电池建模
作者： 苗青 曹广益 朱新坚
机构： 上海交通大学自动化系燃料电池研究所，上海200030
刊名： 系统仿真学报
年： 2005 卷： 17 期： 2
关键词： 直接甲醇燃料电池 神经网络 辨识建模 RBF
文摘： 针对直接甲醇燃料电池(DMFC)系统过于复杂，难以数学建模。应用一种改进的RBF神经网络对DMFC系统进行辨识建模。模型以甲醇的浓度和流速为神经网络辨识模型的输入量，电池电压／电流密度为输出量，利用1000组实验数据作为训练和测试样本，建立了不同甲醇浓度和流速下电池电压／电流密度动态响应模型。应用仿真对建模的有效性和精度进行了检验，并与BP神经网络辨识的效果进行了对比。仿真结果证明RBF神经网络比BP神经网络收敛得快，建模精度高，从而为设计DMFC实时控制系统奠定了基础。

3.题名： 基于参数自调整AFNN的燃料电池电特性建模
作者： 苗青 曹广益 朱新坚
机构： 上海交通大学自动化系燃料电池研究所，上海200030
刊名： 电源技术
年： 2005 卷： 29 期： 4
关键词： 直接甲醇燃料电池 电化学 流体动力学 自适应模糊神经网络（AFNN）
文摘： 根据直接甲醇燃料电池(DMFC)的组成结构、工作原理，运用电化学、流体动力学、热力学等理论，建立了DMFC数学模型。数学模型较为复杂，对工程上DMFC控制系统的设计特别是实时控制的情况，应用不方便。提出了利用自适应模糊神经网络(AFNN)进行辨识建模，并结合DMFC实验数据进行仿真验证，结果表明这种辨识建模是完全可行的，建模的精度也较高。

4.题名： 基于神经网络辨识的DMFC电压模型研究
作者： 戚志东 朱新坚 曹广益
机构： 上海交通大学自动化系燃料电池研究所，上海200030
刊名： 计算机仿真
年： 2005 卷： 22 期： 5
关键词： 直接甲醇燃料电池 神经网络 算法 辨识
文摘： 介绍并分析了直接甲醇燃料电池(DMYC)的工作原理及理论电压模型，并针对直接甲醇燃料电池系统过于复杂，理论电压模型存在明显不足的特点，试图绕开DMYC的内部复杂性，基于实验数据，利用神经网络逼近任意复杂非线性函数的能力，将神经网络辨识方法应用到DMYC这种高度非线性系统的建模中去，以1000组电池电压、电流密度实验数据作为训练样本，采用基于LM算法的改进BP神经网络，建立了不同温度下电池电压一电流密度的神经网络辨识模型。仿真结果表明这种方法是可行的，建立的模型精度较高。

5.题名： 应用模糊辨识方法对DMFC电堆的温度特性建模
作者： 苗青 曹广益 朱新坚 李曦
机构： 上海交通大学燃料电池研究所，上海200030
刊名： 热能动力工程
年： 2005 卷： 20 期： 2
关键词： 直接甲醇燃料电池 模糊技术 模型辨识
文摘： 从甲醇燃料电池（DMFC）电堆实际应用的角度出发，利用模糊技术对DMFC电堆非线性系统进行模型辨识和预测。以阴阳极燃料的流速为的输入量，电堆的工作温度为输出量，利用1000组实验数据作为样本，建立了不同燃料流速下电堆工作温度的动态响应模型。仿真结果证明采用模糊辨识建模的方法是有效的，建立的模型精度较高，从而为设计DMFC电堆实时控制系统奠定了基础。

6.题名： 基于模糊辨识的燃料电池建模
作者： 李曦 付晓薇 曹广益 苗青
机构： 上海交通大学电信学院，上海，200030
刊名： 武汉科技大学学报：自然科学版
年： 2004 卷： 27 期： 3
关键词： 直接甲醇燃料电池 电化学 流体动力学 模糊在线聚类 T-S模型
文摘： 通过分析直接甲醇燃料电池(DMFC)的组成结构、工作原理，运用电化学、流体动力学、热力学等学科理论，建立DMFC电池性能数学模型，并根据DMFC实验数据进行了仿真。由于数学模型具有复杂性，难以满足工程上对DMFC控制系统的设计，特别是实时控制需要的情况，因此采用一种基于在线辨识的模糊预测算法对DMFC电堆进行建模。结果表明，这种数学建模是合理和可行的，对直接甲醇燃料电池控制系统的建模和控制具有一定的实用价值。

7.题名： 直接甲醇燃料电池测控系统的研制
作者： 王捷 王素文 程俊杰
机构： **理工大学化学工程学院，**淄博255049
刊名： **理工大学学报
年： 2005 卷： 19 期： 2
关键词： 甲醇燃料电池 加热设备 压缩机 气瓶 膜电极材料 VB编程 数据采集系统
文摘： 根据直接甲醇燃料电池性能测试和运行工艺参数的需要，设计了在线实时监控系统，硬件采用瑞博华公司的数据采集器AD8201用于实时的监测电池系统的运行参数和性能，通过开关量控制甲醇热压的加热设备，来稳定电池的运行温度，测量的具体参数有电流、电压和温度，并用二维视图显示在计算机屏幕上，软件采用VB设计实现。

   
六、查新结论

依照用户的委托及国家科技部、**省科技厅关于科技查新咨询工作的有关文件规定，在现有的检索领域内共检索出密切相关文献0篇，相关文献7篇。经分析对比，结论如下：
国内发现有甲醇燃料电池人工神经网络模糊控制建模的报道（见相关文献1～6）；有甲醇燃料电池测控系统研制的报道（见相关文献7）。
    未见有甲醇燃料电池控制系统采用计算机仿真抗干扰技术、软件抗干扰技术、软件中间件技术、发动机控制策略的报道。
查新员（签字）：                  查新员职称：
审核员（签字）：                  审核员职称：
（科技查新专用章）
2007年03月22日
   
七、查新员、审核员声明

1、报告中陈述的事实是真实和准确的。
2、我们按照科技查新规范进行查新、文献分析和审核，并做出上述查新结论。
3、我们获取的报酬与本报告中的分析、意见和结论无关，也与本报告的使用无关。

查新员（签字）：                 审核员（签字）：

           2007年03月22日                2007年03月22日   
八、附件清单
无

   
九、备注
无