燃料電池機(jī)器人混合電源建模與控制研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，能源與環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，燃料電池作為一種新型環(huán)保能源，越來(lái)越受到人們的重視。質(zhì)子交換膜燃料電池清潔環(huán)保、節(jié)能高效，可為機(jī)器人電源提供一種新的解決方案。但燃料電池單獨(dú)供電難以滿足機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)需求，需要配備輔助電源構(gòu)成混合電源系統(tǒng)共同為機(jī)器人供電。燃料電池與輔助電源的功率合理分配是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，本文以此為背景，開(kāi)展燃料電池混合電源系統(tǒng)能量流建模與控制研究。
　　 本研究主要內(nèi)容包括

2、：在分析燃料電池特性，對(duì)比超級(jí)電容與其他電源特性的基礎(chǔ)上，選擇超級(jí)電容作為系統(tǒng)的輔助電源。分析現(xiàn)有的混合電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：燃料電池經(jīng)過(guò)單向DC/DC變換器連接至直流母線，超級(jí)電容經(jīng)過(guò)雙向DC/DC變換器并聯(lián)至直流母線?；旌想娫聪到y(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出的復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，本文在分析系統(tǒng)輸入輸出參數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了混合動(dòng)力系統(tǒng)的自回歸滑動(dòng)平均時(shí)變近似線性模型，利用遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)時(shí)變參數(shù)，將非線性模型等效建模為時(shí)變線性模型

3、，以便進(jìn)行控制策略研究。系統(tǒng)的控制目標(biāo)為保證機(jī)器人系統(tǒng)正常工作的條件下，將系統(tǒng)的功率高頻變化部分分配給超級(jí)電容，保證燃料電池的輸出電流和功率不頻繁波動(dòng)。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)燃料電池電壓、電流及超級(jí)電容的電量均有一定的約束，鑒于預(yù)測(cè)控制具有較強(qiáng)的處理約束能力及全局優(yōu)化能力，本文提出了能量流基于自回歸滑動(dòng)平均神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)控制方案。本文對(duì)系統(tǒng)模型以及能量流管理控制策略進(jìn)行了仿真，系統(tǒng)模型較好的反應(yīng)了系統(tǒng)的特性，本文針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制策略也能