张立炎、全书海编著的《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6章，第1章介绍了质子交换膜燃料电池的基本原理，以及在汽车、舰船、固定电站、备用电源、移动电源等方面的应用。第2章总结了质子交换膜燃料电池系统建模国内外研究现状；建立了质子交换膜燃料电池机理模型，包括电压模型、阴极流道模型、阳极流道模型、质子交换膜水模型、温度模型及辅助设备模型；并建立了基于Elman神经网络的燃料电池模型。第3章介绍了质子交换膜燃料电池系统模拟仿真，仿真软件包括输入界面、Simulink模型和输出界面三部分。第4章介绍了质子交换膜燃料电池空气供应系统控制，采用Elman神经网络预测空气参数随燃料电池堆输出功率和电池堆工作温度等参数变化的趋势。第5章主要介绍了质子交换膜燃料电池系统水管理，进行了基于回归神经网络优化的模型预测控制研究，并研究了基于湿度软测量的PEMFC水管理。第6章在第4章和第5章的基础上，介绍了质子交换膜燃料电池系统控制。

张立炎、全书海编著的《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。

《燃料电池系统建模与优化控制》可供从事电气、自动化、能源、环保、船舶、汽车领域的科技工作者和工程技术人员使用，也可供高等院校有关专业师生参考。

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