控制理论与应用

作者：叶伟琴,戚志东,田家欣,孙成硕

单位：南京理工大学,南京理工大学,南京理工大学,南京理工大学

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

基金：国家自然科学基金项目(61374153), 江苏省自然科学基金项目(BK20191286)资助.

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.

来源：2022年第7期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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