马睿
- 作品数：19 被引量：96H指数：6
- 供职机构：西北工业大学自动化学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金中国航空科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程航空宇航科学技术经济管理文化科学更多>>
- 航空燃料电池用馈流式半桥DC/DC变换器预测优化控制研究被引量：5
- 2022年
- 氢燃料电池动力飞机具有红外特征弱和运行噪音小的优点,且可实现长航时远距离飞行,在军事应用领域具有重要意义。为提高燃料电池寿命、解决燃料电池与母线电压不匹配的问题,该文采用馈流式半桥DC/DC变换器作为燃料电池和负载间的功率变换装置。为弥补燃料电池动态响应慢的缺点,设计模型预测控制内环控制器、前馈控制外环控制器。空压机作为燃料电池系统最大的功率消耗部分,其功率变化随母线负载扰动叠加。为解决复杂的负载扰动及燃料电池和变换器模型不精确引起的系统模型失配等问题,设计扩张卡尔曼观测器以实时估计等效负载,同时校正预测模型,提高抗扰能力。最后,通过一个250W的实验样机,对所提出的控制器性能进行验证。
- 赵冬冬李海言夏磊方淳马睿皇甫宜耿赵犇
- 关键词：模型预测控制
- 专创融合背景下高校工科人才培养模式改革与探索被引量：2
- 2021年
- 为实现创新型国家建设的目标,使学生适应社会发展的需要,本文针对当前高校创新创业教育中存在的专业教育与创新创业教育两者脱节的问题进行了探讨,通过优化创新创业教育人才培养模式,将创新创业教育与专业教育深度融合,全面提升学生的工程应用和创新创业能力,努力做到“以能力提升为目标、与专业教育相结合,以强化应用实践为途径、深化产学研深度融合”。
- 马睿李玉忍梁波
- 关键词：创新创业教育专业教育
- 无人机用燃料电池阴极供气系统建模与控制被引量：4
- 2021年
- 燃料电池因其高效、无污染、噪声小等特点,被认为是未来最具有潜力的无人机(UAV)用动力源,燃料电池阴极供气系统的控制技术是决定燃料电池系统性能和可靠性的关键。针对无人机用质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极供气系统,首先,考虑外界温度、压力、空气密度以及雷诺数等随高度变化的参数,建立了跨高度离心空压机模型并分析了其在不同高度下的工作特性,基于无刷直流电机反电势特征构建了高速空压机驱动电机模型。其次,通过计算燃料电池阴极氧气和氮气的动态分压获取了PEMFC电堆输出电压。设计了基于分数阶PIλDμ的过氧比和阴极气压控制方法,驱动电机采用有限集模型预测控制(MPC)实现快速的转矩响应,仿真结果表明设计的控制器可在无人机跨高度运行条件下实现过氧比的快速调节,同时维持阴极气压稳定,满足燃料电池阴极供气需求。
- 赵冬冬赵国胜夏磊方淳马睿皇甫宜耿
- 基于模型特征分析的质子交换膜燃料电池建模研究综述被引量：21
- 2021年
- 质子交换膜燃料电池建模(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)研究是实现其新特性验证、新结构设计、新控制策略分析的重要手段,具有模型特征繁多、建模方法多样的特点。该文基于质子交换膜燃料电池"组件-单体-电堆"的模型层级特征,和从"零维"到"三维"的模型维度特征,将国内外已有的质子交换膜燃料电池建模方法进行综述,并分析机理建模、半经验建模、经验建模和数据驱动建模之间的区别和联系、优缺点和适用性。最后,对未来质子交换膜燃料电池建模研究的发展趋势进行展望。该文研究内容可为质子交换膜燃料电池相关建模研究提供参考和借鉴。
- 马睿任子俊谢任友赵冬冬皇甫宜耿
- 关键词：质子交换膜燃料电池数据驱动
- 计及飞行任务与能耗分析的航空燃料电池推进系统能量管理策略被引量：3
- 2023年
- 为改善航空燃料电池推进系统的燃料消耗情况并提升系统运行效率,该文提出一种考虑多飞行任务模式与外部最大能耗的综合能量管理方法。在优化常规极小值原理策略的基础上,针对飞行器飞行工况的变化率进行区间划分,改变系统目标函数系数。采用最大外部能耗算法求解超级电容的充放电电压与母线电压的偏差量来实时调整哈密顿函数中的协态变量。最后,通过求解目标函数来控制燃料电池系统的输出功率。基于实时仿真硬件在环测试平台的验证结果表明,所提算法相对于传统的等效氢耗和庞特里亚金最小值原理算法,分别将系统等效氢耗降低了4.6%和3.2%,将系统的平均运行效率提升了10.3%和5.5%,在减少燃料电池系统所承受的应力同时,提升了系统输出的稳定性。
- 马睿宋剑王宇昂张宏宇梁波李玉忍
- 关键词：燃料电池能量管理策略电推进系统
- 基于Lyapunov间接法分析的恒功率负载电源变换器宽稳定控制策略被引量：12
- 2017年
- 在航空航天供电系统中,随着变换器负载和电动机负载的不断增加,恒功率负载在用电设备中所占的比重越来越大。这种负载因内部闭环控制而呈现恒功率特性,是导致系统不稳定的主要原因之一。而应用于航空航天的独立电源变换系统,由于受到体积和重量的限制,对变换器的设计提出了更高的要求。本文提出一种基于前级电感电流的高频分量直接注入占空比的补偿方法,不仅可以减小供电系统中母线滤波电容尺寸,还能使因恒功率负载造成的不稳定现象得到抑制,提高系统稳定工作范围。以现代飞机直流供电系统中常见的Boost变换器为例,建立系统的状态空间模型,并利用Lyapunov间接法分析系统的稳定性,最后给出仿真及实验结果,验证了所提控制策略的正确性和可行性。结果表明,采用这种占空比补偿技术可在相同功率输出条件下,减少约8倍的母线滤波电容。
- 庞圣钊皇甫宜耿郭亮Babak Nahid-Mobarakeh马睿
- 关键词：恒功率负载多电飞机
- 一种迭代黄金分割法的独立光伏系统被引量：3
- 2016年
- 针对光伏发电系统的宽范围输入及高利用率要求,采用变步长迭代黄金分割法实现最大能量捕获控制。首先,在工程软件环境下对光伏系统进行动态仿真,仿真结果表明系统可行性及算法的稳定性。在此基础上,设计了以浮点型数字信号处理器TMS320F28035为控制芯片的能量转换硬件电路,并完成了黄金分割算法的软件实现。实验结果验证了算法的有效性,系统在环境变化时30ms即可收敛到新的最大功率点,跟踪速度快,同时具有鲁棒性强和效率高的特点,算法的实现为工程实践和光伏发电系统推广应用提供了一种可工程化的寻优控制算法参考。
- 马睿皇甫宜耿李玉忍吴宇
- 关键词：光伏发电系统最大功率点跟踪快速性鲁棒性
- 质子交换膜燃料电池动态特性建模及仿真被引量：9
- 2020年
- 建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态模型,分析在负载突变情况下PEMFC输出电压的动态响应特性。根据PEMFC电化学特性建立其稳态经验公式模型,利用实验数据确定模型中的相关经验参数,使得模型仿真结果与实验结果具有较高的吻合度。在PEMFC稳态模型的基础上结合理想气体状态方程的微分形式建立了PEMFC动态模型。通过设置负载阶跃,观察燃料电池动态响应特性,并设计相关实验进行验证。结果表明该动态模型能够较好地模拟燃料电池实际动态响应过程。
- 皇甫宜耿皇甫宜耿张羽翔马睿
- 关键词：质子交换膜燃料电池动态模型输出电压
- 基于CNN的质子交换膜燃料电池故障诊断被引量：8
- 2020年
- 可靠性低和耐久性差的问题是目前制约质子交换膜燃料电池(PEMFC)发展的主要瓶颈,故障诊断技术作为解决这些问题的重要途径之一而备受研究人员关注。这里针对传统基于机器学习诊断方法所存在的数据分析能力较弱及诊断过程易出现累计误差等问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的深度学习故障诊断方法,该方法具备自主学习能力,可通过图像信号自动提取故障诊断特征,在实例中的应用结果表明该方法能精确识别燃料电池的膜干故障、氢气泄露故障、正常状态及未知状态,并且诊断性能优于支持向量机(SVM)、K-最近邻(KNN)等传统机器学习算法。因此,该方法具有进一步深入研究的价值,同时对于促进燃料电池故障诊断技术进一步发展也具有重要意义。
- 党翰斌马睿周俊杰皇甫宜耿
- 关键词：质子交换膜燃料电池卷积神经网络故障诊断
- 质子交换膜燃料电池多物理场建模及模型参数敏感性分析被引量：1
- 2024年
- 受限于外部运行工况及内部多物理场参数的耦合作用机制,质子交换膜燃料电池的精确机理建模成为其研发和应用的瓶颈。该文通过探究燃料电池内部“电-热-流”多场耦合关系,构建准一维电堆动态模型,并基于单参数敏感性和多参数敏感性分析,得到不同模型参数的敏感度指标,完成了建模中部分关键参数的权重分析。为验证模型精度及耦合参数变动对输出特性的影响,在搭建Ballard NEXA 1.2 kW燃料电池测试平台的基础上开展变载及参数变动实验。结果表明,所构建的模型能够较为精确的模拟电堆特性,且对称因子、活化面积和压力系数的变动对电堆输出的影响较大。结果可为燃料电池电堆的测试及改型提供理论基础,并揭示电堆故障及老化过程中主要参数的衰退变化趋势。
- 马睿杨富旺霍喆谢任友赵冬冬高非
- 关键词：质子交换膜燃料电池
