燃料电池系统建模与优化控制

燃料电池系统建模与优化控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业
作者:张立炎//全书海
出品人:
页数:242
译者:
出版时间:2011-11
价格:36.00元
装帧:
isbn号码:9787121146374
丛书系列:
图书标签:
  • 科学研究
  • 燃料电池
  • 系统建模
  • 优化控制
  • 能源系统
  • 电力电子
  • 控制工程
  • 新能源
  • 动态仿真
  • 效率提升
  • 智能控制
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具体描述

《燃料电池系统建模与优化控制》紧密结合当前质子交换膜燃料电池的研究热点,对质子交换膜燃料电池系统建模与优化控制的研究现状进行了较为详尽的分析和总结。全书共分为六章,主要内容包括绪论、质子交换膜燃料电池系统建模、质子交换膜燃料电池模拟仿真、质子交换膜燃料电池空气供应系统控制、质子交换膜燃料电池水管理、质子交换膜燃料电池系统控制。

《高分子材料科学与工程》 本书系统地阐述了高分子材料的科学原理、工程应用以及前沿研究进展。内容涵盖了高分子链的结构与性质、高分子合成方法、高分子材料的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能以及老化与降解机理等基础理论。 在结构与性质方面,本书深入探讨了单体结构、聚合度、链构象、结晶行为、玻璃化转变以及高分子链间的相互作用如何影响材料宏观性能。通过对不同高分子结构单元(如柔性链、刚性链、支化链、交联网络)的分析,读者可以理解微观结构与宏观性能之间的内在联系。 在高分子合成部分,详细介绍了自由基聚合、离子聚合、配位聚合、开环聚合、缩聚以及生物聚合等多种合成技术,并着重分析了不同聚合方法的反应机理、动力学控制以及产物分子量和分子量分布的调控。同时,也介绍了可控/活性聚合技术(如RAFT、ATRP、NMP)在精确构筑复杂高分子结构方面的应用。 材料的力学性能是本书的重点之一。从分子链的断裂、滑动到宏观形变,本书系统介绍了高分子的拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击以及疲劳性能。通过对高分子材料的应力-应变曲线、杨氏模量、屈服强度、断裂伸长率等关键力学参数的解析,以及粘弹性、应变硬化、应变软化等现象的阐释,帮助读者理解材料在受力过程中的行为。此外,书中还讨论了增强体(如纳米粒子、纤维)如何通过界面作用改善高分子基体的力学性能。 在热学性能方面,本书详细介绍了高分子材料的比热容、导热系数、热膨胀系数、玻璃化转变温度(Tg)以及熔点(Tm)等参数,并解释了分子结构、结晶度、交联密度等因素对这些热学性能的影响。通过对差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)等热分析技术的介绍,读者可以掌握评价和表征高分子热学性能的方法。 电学性能是现代高分子材料应用的重要维度。本书全面介绍了高分子材料的介电性能、导电性能、压电性能、热释电性能和光电转换性能。针对绝缘高分子,探讨了其极化机制、介电损耗以及击穿机理;针对导电高分子,则深入分析了掺杂机理、载流子传输以及材料的电导率调控;对于功能高分子,如压电和热释电材料,详细介绍了其分子结构与宏观电学响应之间的关系。 高分子材料在长期使用过程中会受到环境因素(如光、热、氧、水、化学试剂)的影响而发生老化和降解。本书系统阐述了高分子老化与降解的机理,包括氧化降解、热降解、光降解、水解以及生物降解等。通过对老化过程的机理分析,读者可以理解如何通过分子设计、添加剂(如抗氧化剂、光稳定剂)以及合理的加工和使用环境来提高高分子材料的耐久性。 此外,本书还介绍了当前高分子材料领域的一些热门研究方向,如生物可降解高分子、智能高分子(响应性高分子)、纳米复合材料、自修复高分子以及用于先进制造(如3D打印)的高分子材料。通过对这些前沿领域的介绍,旨在激发读者在高分子材料科学与工程领域的探索和创新。 本书旨在为从事高分子材料研究、开发、生产和应用的工程师、科研人员及高等院校学生提供一本全面、深入且实用的参考。通过学习本书,读者将能够掌握高分子材料的基本原理,理解材料的设计思想,并能将其应用于实际问题中,推动高分子材料科学与工程的不断发展。

作者简介

目录信息

第1章 绪论 1 1.1 概述 1 1.2 燃料电池工作原理 2 1.3 质子交换膜燃料电池应用 4 1.3.1 燃料电池汽车 4 1.3.2 燃料电池舰船 10 1.3.3 燃料电池固定电站 13 1.3.4 燃料电池通信备用电源 15 1.3.5 移动电源 16 1.4 燃料电池系统建模与优化控制研究 17第2章 质子交换膜燃料电池系统建模 20 2.1 燃料电池系统结构 20 2.2 燃料电池系统建模研究现状 21 2.2.1 稳态模型和动态模型 21 2.2.2 燃料电池子系统建模 22 2.2.3 燃料电池系统模型 27 2.2.4 几种商业化软件与模型 29 2.3 质子交换膜燃料电池机理模型 31 2.3.1 燃料电池电压模型 31 2.3.2 阴极流道模型 34 2.3.3 阳极流道模型 36 2.3.4 燃料电池质子交换膜水模型 37 2.3.5 燃料电池温度模型 48 2.3.6 辅助设备模型 50 2.3.7 小结 55 2.4 燃料电池系统神经网络建模 56 2.4.1 非线性动态系统神经网络辨识 57 2.4.2 Elman神经网络算法分析 65 2.4.3 基于Elman神经网络的燃料电池发动机系统辨识 71 2.4.4 模拟仿真及结果分析 80 2.4.5 小结 81第3章 质子交换膜燃料电池系统 模拟仿真 82 3.1 概述 82 3.2 燃料电池系统模拟仿真软件开发 83 3.2.1 输入界面 83 3.2.2 Simulink模型 84 3.2.3 输出界面 85 3.3 燃料电池动态分析及仿真结果 85 3.4 小结 101第4章 质子交换膜燃料电池空气供应系统控制 102 4.1 空气供应系统模型 102 4.2 PEMFC空气供应系统控制国内外研究现状 103 4.3 PID控制 109 4.3.1 PID控制算法 109 4.3.2 控制方法实现 110 4.3.3 PID控制仿真结果及分析 111 4.4 PEMFC空气参数解耦设计 112 4.4.1 多变量过程控制系统解耦理论 113 4.4.2 PEMFC空气参数解耦设计 114 4.5 空气流量控制策略研究 120 4.5.1 控制系统结构 121 4.5.2 空气流量Fuzzy-PID复合控制 122 4.5.3 空气流量神经PID控制 130 4.5.4 空气流量不同控制策略比较与分析 133 4.6 空气压力控制策略研究 133 4.6.1 控制系统结构 134 4.6.2 基于参数辨识模型的神经PID控制 136 4.6.3 基于神经网络辨识模型的神经PID控制 146 4.6.4 空气压力不同模型控制策略比较与分析 150 4.6.5 小结 150 4.7 基于自适应神经网络的空气供应系统控制 152 4.7.1 状态空间模型 152 4.7.2 神经网络模型 153 4.7.3 自适应神经网络控制器 154 4.7.4 仿真结果 156第5章 质子交换膜燃料电池 系统水管理 159 5.1 概述 159 5.2 基于回归神经网络优化的模型预测控制 160 5.2.1 模型预测控制的表示 163 5.2.2 基于回归神经网络优化的模型预测控制的体系结构 168 5.2.3 收敛性分析 170 5.2.4 仿真结果 173 5.3 基于湿度软测量的PEMFC水管理 177 5.3.1 燃料电池电堆的湿度控制模型 179 5.3.2 控制系统的网络结构 180 5.3.3 控制系统的模糊逻辑设计 182 5.3.4 控制系统的的学习算法 184 5.3.5 仿真结果 186第6章 质子交换膜燃料电池系统控制 190 6.1 概述 190 6.2 国内外研究现状 191 6.2.1 传统方法 191 6.2.2 预测控制 191 6.2.3 模糊控制 192 6.2.4 神经网络控制 192 6.2.5 自适应控制 193 6.2.6 鲁棒控制 194 6.3 质子交换膜燃料电池系统预测控制器设计 195 6.3.1 燃料电池发动机预测模型 196 6.3.3 基于模糊推理的反馈校正技术 201 6.3.4 燃料电池发动机预测控制仿真与分析 204 6.4 基于神经网络优化的PEMFC多模型 切换控制 207 6.4.1 切换系统的优化控制 209 6.4.2 混合神经网络优化 211 6.4.3 仿真结果 214 6.4.4 小结 221参考文献 222符号及下标说明 240
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读后感

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用户评价

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自从我开始关注绿色能源和可持续发展这个话题以来,燃料电池技术就以其独特的优势深深吸引了我。它被认为是未来能源领域的一项颠覆性技术,但与此同时,我也意识到要充分发挥其潜力,离不开科学的建模和精密的控制。我最近正在寻找一本能够系统介绍这方面知识的书籍,而“燃料电池系统建模与优化控制”这个书名,正是我一直在寻找的。从这个书名,我能联想到这本书的内容会非常扎实,它不仅仅会停留在概念层面,更会深入到技术的核心——如何用数学模型来描述燃料电池系统的运行,以及如何设计出最优的控制策略来提升其性能。我希望这本书能够为我打开一扇通往更深层次理解的门。我特别好奇,书中会如何处理燃料电池的复杂动态特性,例如其瞬态响应、电化学反应过程以及热力学耦合等。这些都是建模过程中需要考虑的关键因素。同时,优化控制部分,我期待看到一些能够解决实际工程挑战的方法,比如如何提高能量转换效率、延长电池寿命、降低成本,以及如何在不同的工况下保持系统的稳定性和可靠性。我希望这本书能够提供清晰的逻辑框架,从基础原理出发,逐步引导读者掌握建模的方法,并最终学会如何设计和实现高效的优化控制方案。这对于我来说,不仅是知识的学习,更是一次思维方式的升级,让我能够以更科学、更系统的方式去理解和分析能源系统。

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我一直对物理学和工程学的交叉领域充满兴趣,尤其是那些能够解决实际问题的技术。燃料电池技术,作为一种新兴的清洁能源解决方案,正是这样一个极具吸引力的领域。我了解到,要让燃料电池真正发挥其潜力,离不开精确的建模和智能的控制。因此,《燃料电池系统建模与优化控制》这本书的出现,对我来说,就像是一盏指路明灯。我希望这本书能够从物理学和化学原理出发,为我解释燃料电池是如何工作的,并在此基础上,引导我学习如何将这些原理转化为数学模型。我期待书中能够详细介绍不同类型的燃料电池(如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等)的建模方法,包括其电化学动力学、传质过程、热力学效应以及系统损耗等。更重要的是,我希望这本书能够深入探讨“优化控制”的艺术。我希望看到如何利用建立的数学模型,设计出能够提升燃料电池系统效率、稳定性和寿命的控制策略。我希望书中能够介绍一些前沿的控制理论和技术,比如模型预测控制(MPC)、自适应控制、模糊逻辑控制,甚至可能涵盖一些基于机器学习的优化方法。这本书,对我而言,不仅仅是获取知识的途径,更是激发我解决复杂工程问题能力的催化剂。我期待它能为我打开一扇新的视野,让我能够更深入地理解和掌握燃料电池系统这一关键技术。

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我是一名在读研究生,专业方向与能源系统相关,一直关注着燃料电池技术的发展动态。最近,我在寻找一本能够系统性梳理燃料电池建模方法以及优化控制策略的著作,希望能够作为我科研的参考。在众多书籍中,“燃料电池系统建模与优化控制”这本书名立刻吸引了我。从书名本身,我能感受到其内容的专业性和研究深度。建模是理解和分析复杂系统的前提,而优化控制则是实现系统性能最大化的关键。这本书将这两个核心概念结合,预示着其内容将具有很高的学术价值。我尤其期待书中能够详细阐述不同类型的燃料电池(如PEMFC、SOFC等)的建模方法,包括其数学模型、物理模型以及混合模型。同时,对于优化控制的部分,我希望书中能够涵盖传统控制方法(如PID控制、模型预测控制)以及近年来备受关注的智能控制方法(如模糊控制、神经网络控制、强化学习等)在燃料电池系统中的应用。此外,我对如何将这些建模和控制理论应用于实际的燃料电池系统设计与运行方面有着浓厚的兴趣,希望书中能够提供一些具体的工程案例和仿真结果,以便我更好地理解理论知识的实际落地。作为一名研究生,我不仅需要理解理论,更需要掌握如何运用这些理论解决实际问题。这本书的出版,对于我而言,无疑是一份宝贵的学术资源,它有望帮助我更深入地理解燃料电池系统的工作原理,掌握先进的建模与控制技术,从而为我的科研工作提供坚实的基础和新的思路。

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作为一名在新能源领域摸爬滚打多年的工程师,我对燃料电池系统的理解一直处于一种“知其然,不知其所以然”的状态。我参与过一些项目,但总觉得在理解系统的深层机理方面有所欠缺。所以,当我看到《燃料电池系统建模与优化控制》这本书时,我立刻被它吸引住了。这个书名非常准确地概括了我一直以来想要深入学习的两个核心问题。我期待这本书能够从“建模”入手,为我揭示燃料电池系统内部运作的奥秘。我希望它能详细讲解如何构建不同精度的模型,从简化的等效电路模型到更复杂的基于电化学机理的模型,并解释每种模型的优缺点及其适用范围。此外,对于“优化控制”部分,我有着更高的期待。我希望书中能够介绍如何利用这些模型来设计和实现高效的控制策略,以应对燃料电池系统在不同工况下的挑战,比如快速响应、功率密度提升、热管理以及寿命延长等。我希望能够看到一些实际的控制算法,以及它们是如何被集成到燃料电池管理系统中的。这本书,对于我来说,不只是一本书,更是我职业生涯中的一个重要里程碑,它有望帮助我从一个“使用者”转变为一个能够深入理解和优化系统的“创造者”。我迫不及待地想要开始阅读,并从中汲取知识,应用到实际工作中,推动燃料电池技术的进步。

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这本书的封面设计就让我眼前一亮,那种深邃的蓝色搭配着简洁明快的字体,瞬间就能抓住我的注意力。我最近一直对新能源技术,特别是燃料电池,充满了好奇。在网上浏览了不少资料,但总觉得碎片化,不够系统。偶然间看到了这本书的介绍,虽然我还没来得及翻阅,但从书名“燃料电池系统建模与优化控制”来看,就充满了专业性和深度,这正是我所需要的。我期待这本书能够从基础概念讲起,逐步深入到复杂的模型建立过程,然后引申到如何通过优化控制策略来提升燃料电池系统的效率和稳定性。我知道建模是理解和分析任何复杂系统的第一步,而优化控制则是实现高效运行的关键。这本书能够将这两个核心要素融为一体,我认为是非常有价值的。我个人在学习过程中,非常看重理论与实践的结合,希望这本书在讲解模型时,不仅仅停留在数学公式层面,还能给出一些实际应用场景的案例,比如在电动汽车、分布式能源等领域,燃料电池是如何被建模和控制的。同时,优化控制的部分,我也希望能够看到一些前沿的研究成果和方法,比如机器学习、人工智能在燃料电池控制中的应用,这会让这本书更具时代感和前瞻性。当然,我知道这本书的定位应该是比较专业的,对于我这样一个非专业背景的读者来说,可能需要花费更多的时间和精力去理解。但我相信,一本好的书籍,能够激发读者的学习热情,并引导读者克服学习过程中的困难。这本书的出版,对于推动燃料电池技术的普及和发展,一定能够起到重要的作用。我非常期待这本书能带给我一次深入的学习体验,让我对燃料电池系统有一个更全面、更透彻的认识。

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我是一名对自动化和控制理论有着浓厚兴趣的工程师,一直关注着如何在实际工程应用中落地这些理论。燃料电池系统,作为一种复杂且动态变化的能源装置,正是实现自动化和优化控制的绝佳试验场。因此,《燃料电池系统建模与优化控制》这本书名,立刻引起了我的注意。我期待这本书能够从“建模”开始,为我揭示如何用数学的语言来描述燃料电池的物理和化学过程。这包括对不同类型燃料电池(如PEMFC、SOFC)的建模方法进行详细介绍,涵盖其电化学反应动力学、质量传递、热传递以及电气特性等。我希望书中能够提供清晰的数学推导和图示,帮助我理解模型的构建过程。更令我兴奋的是“优化控制”部分。我希望书中能够探讨如何利用这些模型来设计和实现各种先进的控制策略,以达到燃料电池系统的最佳运行状态。这可能包括但不限于模型预测控制(MPC)、自适应控制、模糊逻辑控制,甚至结合一些机器学习算法来实现智能化的控制。我希望能够看到书中提供具体的控制算法设计步骤,以及如何对控制器的性能进行评估和验证。这本书,对我来说,不仅是知识的获取,更是一次将理论与实践相结合的探索之旅,它将帮助我更好地理解和应用控制理论,为我未来的工程项目提供新的思路和方法。

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近年来,随着全球对气候变化问题的日益关注,新能源技术的发展进入了快车道。燃料电池作为一种极具潜力的清洁能源技术,吸引了越来越多的目光。然而,要将实验室里的技术转化为实际应用,离不开对系统本身的深入理解和精确控制。当我看到《燃料电池系统建模与优化控制》这本书时,我意识到这正是我一直以来想要寻找的。书名直接点出了核心内容——“建模”和“优化控制”,这正是实现燃料电池系统高效、可靠运行的关键。我非常期待这本书能够系统地介绍各种燃料电池的建模方法,从基础的电化学模型到更复杂的系统级模型,并解释不同模型在不同应用场景下的优势和局限性。此外,我尤其关注“优化控制”的部分。我希望书中能够深入探讨如何利用这些模型来设计和实现先进的控制策略,以最大化燃料电池的能量转换效率、延长其使用寿命、提高系统的响应速度和稳定性。我希望书中能介绍一些前沿的控制理论和技术,例如模型预测控制(MPC)、自适应控制、强化学习等,并提供一些实际的应用案例和仿真分析。这本书的出现,无疑为我提供了一个深入学习燃料电池系统建模与控制的绝佳机会,它将帮助我更全面、更深入地理解这一关键技术,并为我在新能源领域的学习和研究提供坚实的基础和宝贵的指导。

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我对智能电网和分布式能源系统的发展趋势非常关注,而燃料电池作为一种清洁高效的能源转换装置,在这个领域扮演着越来越重要的角色。我一直想找一本能够系统性地介绍燃料电池系统如何与更广泛的能源网络集成,以及如何通过先进的控制技术来优化其运行的书籍。当我看到《燃料电池系统建模与优化控制》这本书时,我的直觉告诉我,这本书就是我一直在寻找的。书名中的“建模”和“优化控制”两个词,正是我认为实现燃料电池高效、可靠运行的关键所在。我希望这本书能够深入浅出地讲解如何构建不同层次的燃料电池模型,包括从宏观的系统级模型到微观的电化学反应模型,并探讨不同模型在不同应用场景下的适用性。更令我期待的是“优化控制”部分。我希望书中能够介绍如何利用这些模型来设计和实现各种先进的控制策略,以提升燃料电池系统的能量效率、响应速度、稳定性和寿命。我尤其关注书中是否会涉及到如何将燃料电池系统与电网进行协调控制,以及如何利用优化算法来决定燃料电池的运行模式,以实现经济效益和社会效益的最大化。这本书的出现,无疑为我提供了一个深入学习燃料电池系统建模与控制的绝佳机会,它将帮助我更好地理解这一关键技术,并为我在智能电网和分布式能源领域的研究和工作提供宝贵的指导。

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作为一名机械工程专业的学生,我一直对能量转换和热力学领域有着浓厚的兴趣。燃料电池作为一种新兴的清洁能源技术,其高效的能量转换机制和环保的特性,都让我深感着迷。然而,我也深知,要充分发挥燃料电池的优势,离不开精确的建模和精密的控制。《燃料电池系统建模与优化控制》这本书的出现,正是我期望的。书名中的“建模”二字,让我联想到它会深入讲解如何建立数学模型来描述燃料电池的物理和化学过程,包括其电化学反应、传质、传热以及损耗等方面。我希望它能够为我提供清晰的建模思路和方法,让我能够理解不同模型之间的差异以及它们在不同应用场景下的适用性。而“优化控制”更是吸引我的地方。我希望这本书能够在此基础上,介绍如何利用建立的模型来设计和实现高效的控制策略,以提升燃料电池的整体性能,比如提高能量效率、延长寿命、增强系统的稳定性和响应速度。我期待书中能涵盖一些先进的控制技术,并提供一些实际的案例分析,让我能够看到理论是如何转化为实际应用的。这本书,对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更是激发我深入研究和探索新能源技术的一个重要契机,它将帮助我将所学的机械工程知识与前沿的能源技术相结合。

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我对这个领域的研究充满了浓厚的兴趣,尤其是对燃料电池这种新兴的能源转换技术。市面上关于燃料电池的书籍不少,但很多要么过于偏重理论,要么过于侧重应用,很少有能够将建模和控制这两个关键环节有机结合的。当我在书店里看到“燃料电池系统建模与优化控制”这本书时,我的第一反应是“找到了”。这个书名直接点明了核心内容,而且“建模”和“优化控制”这两个词本身就蕴含着复杂的技术挑战和深入的研究方向。我非常期待这本书能够提供一个清晰的框架,从基础的物理和化学原理出发,逐步过渡到如何建立数学模型来描述燃料电池系统的行为。这中间涉及到很多细节,比如如何选择合适的模型类型,如何处理参数辨识,以及如何验证模型的准确性等等。更让我感到兴奋的是“优化控制”这个部分。我知道,仅仅建立模型是不够的,最终的目标是实现对系统的有效控制,以达到最优的运行状态。我希望书中能够介绍各种先进的控制策略,比如模型预测控制、自适应控制、模糊逻辑控制,甚至可能涉及到一些人工智能和机器学习的应用。我非常想知道,这些控制策略是如何与燃料电池的建模结果相结合,从而实现对系统效率、响应速度、稳定性和寿命的提升。这本书无疑是我研究道路上的一盏明灯,它能够为我提供坚实的理论基础和实用的技术指导,帮助我更深入地理解和掌握燃料电池系统的精髓。

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