4）Based on the physical model of PEMFC, the self-adaptive fuzzy PID controller is used to change the flow and humidity of the anode gas, so as to realize the simulation of the PEMFC single cell output voltage control。 It is proved that the self-adaptive fuzzy PID control can realize the relative stability of the voltage in a certain range of load variation, and it can guarantee the stable operation of the overall system。

Keywords Proton exchange membrane fuel cell, dynamic model, Self-adaptive fuzzy PID control, co-simulation。

目  录

1 引言 1

1。1 课题的背景及选题意义 1

1。2 国内外研究现状 3

1。3 本文的研究内容及论文结构 5

2 燃料电池简介 6

2。1 燃料电池的基本原理和特点 6

2。2 质子交换膜燃料电池的原理和特点 6

2。3 质子交换膜燃料电池发动机的系统组成 9

3 基于AMESim的PEMFC建模及其动态仿真 12

3。1 PEMFC模型搭建及其特性分析 12

3。2 动态仿真分析 21

3。3 本章小结 29

4 基于Simulink的自适应模糊PID控制器设计与分析 30

4。1 模糊控制的基本理论 30

4。2 自适应模糊PID控制原理及设计 32

4。3 本章小结 47

5 AMESim与Simulink的联合仿真与分析 49

5。1 电压控制策略 49

5。2 联合仿真PEMFC模型搭建 49

5。3 联合仿真结果与分析 52

5。4 本章小结 53

结  论 54

致  谢 56

参 考 文 献 57

1引言

能源一直是人类社会赖以生存的物质基础，是整个世界经济发展和人类全社会进步的源动力，也是衡量一个国家经济实力和人民生活水平的标准之一。因此，未来能源的发展和随之而来的环境问题成为了全世界和全人类关心的话题。从某个方面来说，新能源的开发和优质能源先进技术的研究成为了人类社会发展进步的命脉。

随着科学技术的快速发展，传统能源使用存在的两大弊端逐渐显现出来。首先，存储在燃料中的能量主要以化学能形式存在，要想使用这些能量，一般通过燃烧的方式把化学能释放并转换成热能，然后再进一步转换成人类方便使用的机械能和电能。然而，由于受到卡诺循环和现代材料技术的限制，这一过程中大部分能量未得到充分利用，能量的转化效率比较低。其次，传统能源的使用会生成大量的空气污染物，由此而产生的温室效应、酸雨、臭氧层破坏、PM2。5居高不下等环境问题直接影响到人类的生存。但是，人类社会对能源的消耗却越来越大，其中煤、石油和天然气三大化石能源占人类能源总消耗量的九层左右。但是化石能源不可再生，地球的贮藏量日益减少，人类终究需要寻求其他能源来替代。由于种种弊端，传统能源的使用已经越来越难以适应人类生存发展的需求，需要不停的开发出新的清洁能源及其使用技术来解决目前人类的能源问题[1]。