正因为质子交换膜燃料电池多种多样的应用，所以对它的建模与控制就显得尤其重要， 良好的建模与控制可以提高它的稳定性，保持电堆能在安全适宜的环境下运行，保证良好的 发电效率，而且模型的参考可以使得对电堆的控制具有预见性。质子交换膜燃料电池的电化 学反应发电过程中,不是所有的能量都会转换为电能，由于部分能量转换为热能,导致电堆温 度不断升高。而温度是影响燃料电池性能的重要因素,随着温度增加,燃料电池的功率提高。但 过高的温度会导致交换膜脱水，变形甚至永久性的损坏,而温度过低又会影响质子在电解质交 换膜膜中的传输速率，低温下化学反应速率也会降低，使得电堆不能处于正常的发电状态。通 常情况下周围环境温度至 80°C 为工作温度范围,这个范围很大，而质子交换膜燃料电池需 要比较精准的工作温度才有比较好的工作效果。所以必须对电堆进行温度控制,保证燃料电池 在较理想的工作温度下运行,使其发挥最大的效率，并且有助于提高电池的寿命[2]。有时，负 载电流或者电压等影响电池的因素会发生变化，电堆最佳工作温度也会随之变化，因此需要 通过控制器控制使其保持理想工作温度。所以，为了得到较为完善安全的燃料电池系统，需 要建立良好的模型与控制器，使其具有理想的输出性能。

1。2 燃料电池建模和控制的研究现状

1。3 本文研究的主要内容

本文主要以质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为研究对象进行温度建模与控制，分析其特 性并据此建立温度动态模型。研究中使用 PID 控制作为研究对象的控制系统，介绍了整数阶 与分数阶的 PID 控制器，并使用 MATLAB 建立模型并且进行仿真，对得到的 PID 控制系统模型 进行参数整定，设计整数阶 PID 控制与分数阶 PID 并进行两者的比较分析。

其中，第一章介绍燃料电池建模与控制的研究背景与意义，和现如今燃料电池的建模与 控制的研究现状；来-自~优+尔=论.文,网www.youerw.com +QQ752018766-

第二章介绍燃料电池的工作原理，燃料电池的工作组件，针对燃料电池的影响因素进行 分类与分析；

第三章根据质子交换膜燃料电池的特性进行分析，根据能量守恒定理，判断计算热量的 流动，建立温度特性模型，并在 MATLAB 上进行仿真，得到仿真图形。

第四章介绍了 PID 控制器，对整数阶控制和分数阶控制都做了介绍，进行了 PID 控制器 的参数整定，对 PID 控制下的燃料电池温度模型进行了仿真，得到仿真图形，并且对整数阶 与分数阶下的图形进行了比较与分析。

第五章对本文进行了总结与展望。