质子交换膜燃料电池模型的频域分数阶子空间辨识

摘要：

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统发电过程中的分数阶特性,本文提出了一种频域分数阶子空间辨识方法建立PEMFC的分数阶状态空间(FOSS)模型.考虑到时域分数阶的微分形式计算复杂度较大,将时域中的分数阶微分在频域中转化为乘积的形式.首先,采用随机多频正弦激励信号对时域采集的信号进行处理,得到输入输出的频率响应数据;其次,利用频率响应数据构造实、虚部矩阵;接着,通过RQ分解、SVD分解以及最小二乘法求取系统系数矩阵A,B,C,D;由于参数同元分数阶次α、辅助阶次q以及频域采样点数M未知,本文提出了一种GA–PSO算法进行优化,将PSO算法作为主线,加入GA算法中的选择、交叉和变异操作,以进一步提高个体的自适应调整搜索方向、增强全局寻优的能力.仿真结果验证了算法的有效性,频域分数阶子空间辨识方法得到的输出能够较好的跟随实测数据,且优化后的辨识结果误差更小,精确度更高,能够更准确地描述PEMFC的电特性变化过程.

关键词：质子交换膜燃料电池、频域分析、分数阶、子空间辨识、GA—PSO算法

所属期刊栏目：39

分类号：TM911.4;O221.6;TM743

资助基金：国家自然科学基金;江苏省自然科学基金

在线出版日期：2022-09-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1194-1202