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船用固体氧化物燃料电池系统容错控制仿真研究

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船用固体氧化物燃料电池系统容错控制仿真研究

作者：靳方圆集美大学

学位级别：硕士

为了响应国家政策缓解能源压力以及减少船舶污染物排放等问题,亟需开发以清洁可再生能源作为船舶动力装置,固体氧化物燃料电池(Soild Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能够直接将化学能转化为电能的直流发电装置,由于其高效、环境友好、无... 详细信息

为了响应国家政策缓解能源压力以及减少船舶污染物排放等问题,亟需开发以清洁可再生能源作为船舶动力装置,固体氧化物燃料电池(Soild Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能够直接将化学能转化为电能的直流发电装置,由于其高效、环境友好、无噪声等特点是降低船舶污染排放的很有前景的绿色能源装置之一。本文基于模拟故障状态下的SOFC系统对其进行容错控制仿真研究。主要内容如下:1、本文采用模块化的建模方法在Matlab/Simulink平台搭建出一个独立的SOFC发电系统的动力学模型,该发电系统主要包括:SOFC电堆模块、压缩机模块、空气预热模块、燃料预重整器模块和后燃烧室模块等。在此基础上对所搭建的动力学模型进行了外部干扰电流阶跃变化时电堆输出电压和温度的动态响应仿真,仿真结果表明本文所搭建的模型可以很好的反应系统的输出特性,说明了所搭建模型的有效性。2、为了研究燃料流量、空气流量和电堆温度对SOFC电堆稳态的电特性的影响,提出了一种基于改进的支持向量机算法对SOFC电堆的电压/电流曲线进行辨识,仿真结果表明该算法得到的电特性曲线均方误差较小,说明了所提出算法可以很好的识别在不同氢气流速下SOFC的电压/电流特性曲线。3、燃料利用率作为SOFC重要的控制变量之一,当负载发生变化时燃料利用率就会发生变化而无法保持恒定,因此这里设计一个初级燃料利用率控制器,以保障负载变化时燃料利用率仍保持稳定。在恒燃料利用率的基础上提出一种基于改进的宽度学习系统识别SOFC的动态特性,通过该算法得到动态SOFC系统的预测模型,该预测模型精度高且计算量小。实验结果表明了该算法的准确性和有效性,并将其做为后续模型预测控制器的预测模型。4、通过添加故障因子来模拟阴极管道泄漏和电堆极化损耗增加故障。针对SOFC动态系统正常和故障两种工作状态,提出一种容错控制方法。该方法包括:预测控制模块、故障诊断模块和决策模块。预测控制模块是一种基于预测模型的控制策略,这里采用基于改进的宽度学习网络作为预测模型并且根据不同的故障类型设计不同的预测控制器;故障诊断模块采用基于模型的残差故障诊断方法,通过故障诊断模块判断系统所处的故障类型;决策模块则是需要根据故障诊断结果选择合适的控制策略和预测模型来实现对目标对象的负载跟踪控制。仿真结果表明,对于系统正常和故障两种不同的工作状态,本文设计的容错控制策略都可以通过调节输入燃料流速来实现对输出电压的跟踪控制。

关键词：固体氧化物燃料电池建模预测模型模型预测控制容错控制船舶

小鼠子宫蜕膜化过程中细胞周期调控相关因子的研究进展

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中国细胞生物学学报 2014年第3期36卷 380-386页

作者：李文萍贲文锐李瑞婷靳方圆倪华东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030

多倍性细胞的产生作为小鼠子宫蜕膜化的标志之一,其过程是受到细胞周期调控因子的严格调控的。目前对于细胞周期调控因子在蜕膜过程的研究已经很多,但有一些分子机制尚不明确,该文对近几年来小鼠子宫蜕膜化过程中细胞周期调控因子以及... 详细信息

多倍性细胞的产生作为小鼠子宫蜕膜化的标志之一,其过程是受到细胞周期调控因子的严格调控的。目前对于细胞周期调控因子在蜕膜过程的研究已经很多,但有一些分子机制尚不明确,该文对近几年来小鼠子宫蜕膜化过程中细胞周期调控因子以及这些因子相互作用的研究做出综述,以期对未来临床医学提供更多理论依据。

关键词：细胞周期蛋白细胞周期依赖性蛋白激酶细胞周期依赖性蛋白抑制剂蜕膜细胞核内复制周期

基于ABC-SVM模型的固体氧化物燃料电池预测控制仿真研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2021年第4期48卷 96-104页

作者：靳方圆熊超周海峰黄元庆集美大学轮机工程学院厦门361021 福建省船舶与海洋工程重点实验室厦门361021 厦门大学航空航天学院厦门361102

为了满足直流负载电压的稳定性及固体氧化物燃料电池(SOFC)的耐用性和安全性的要求,设计了两个控制回路分别对SOFC的输出电压和燃料利用率进行控制。通过设计一个简单的控制回路来使燃料利用率保持在恒定值,并在此基础上开发了一个非线... 详细信息

为了满足直流负载电压的稳定性及固体氧化物燃料电池(SOFC)的耐用性和安全性的要求,设计了两个控制回路分别对SOFC的输出电压和燃料利用率进行控制。通过设计一个简单的控制回路来使燃料利用率保持在恒定值,并在此基础上开发了一个非线性模型预测控制器以控制SOFC的输出电压。该非线性模型预测控制器基于改进的支持向量机(SVM)预测模型,首先利用Lipschitz quotients准则确定SVM预测模型的结构,然后通过人工蜂群算法(ABC)优化SVM参数。仿真结果表明,所提的基于ABC-SVM模型的SOFC预测控制算法可以很好地跟踪电压设定值,证明了ABC-SVM模型在SOFC非线性动态建模中的有效性。

关键词：固体氧化物燃料电池支持向量机人工蜂群算法模型预测控制

反刍动物胚胎附植阶段干扰素-τ对子宫内膜基因表达的影响

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中国畜牧杂志 2016年第23期52卷 97-102页

作者：靳方圆李炳南岳巍倪华东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030

胚胎附植是哺乳动物生殖过程中的关键步骤。干扰素-τ是反刍动物特有的妊娠识别信号,在妊娠早期特异表达并发挥重要作用。本文综述了干扰素-τ在反刍动物胚胎附植及胎盘形成早期发挥的作用,总结该阶段受干扰素-τ调控的相关基因,以及干... 详细信息

胚胎附植是哺乳动物生殖过程中的关键步骤。干扰素-τ是反刍动物特有的妊娠识别信号,在妊娠早期特异表达并发挥重要作用。本文综述了干扰素-τ在反刍动物胚胎附植及胎盘形成早期发挥的作用,总结该阶段受干扰素-τ调控的相关基因,以及干扰素-τ与孕酮、前列腺素、皮质醇在影响子宫内环境中的相互作用,为深入研究反刍动物胚胎附植相关基因和进一步了解其胚胎附植机制提供理论基础。

关键词：反刍动物附植干扰素-τ

干扰素-τ在反刍动物早期妊娠胚胎着床过程中的研究进展

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黑龙江畜牧兽医 2016年第3期 87-89页

作者：李瑞婷靳方圆杨洪娟李炳南倪华东北农业大学生命学院哈尔滨150030

胚胎着床是哺乳动物妊娠建立的关键步骤。目前,已经深入研究了人和啮齿类动物的着床机理,但反刍动物的研究相对滞后。与人和啮齿类动物不同,反刍动物着床时胚胎滋养外胚层不侵入母体的子宫内膜,也不形成蜕膜,而是与子宫内膜的肉阜部分... 详细信息

胚胎着床是哺乳动物妊娠建立的关键步骤。目前,已经深入研究了人和啮齿类动物的着床机理,但反刍动物的研究相对滞后。与人和啮齿类动物不同,反刍动物着床时胚胎滋养外胚层不侵入母体的子宫内膜,也不形成蜕膜,而是与子宫内膜的肉阜部分黏附形成子叶状胎盘。

关键词：胚胎着床胎盘形成子宫内膜叶状滋养外胚层腺上皮细胞蜕膜囊胚阶段肉阜雌激素受体

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TEAD1在小鼠围着床期子宫中的表达研究

东北农业大学学报 2014年第6期45卷 97-102页

作者：倪华贲文锐李文萍李瑞婷靳方圆东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030

采用Real-time PCR和原位杂交检测TEAD1在围着床期小鼠子宫及人工诱导蜕膜化组织中的表达情况。Real-time PCR结果显示，在妊娠1~8 d的小鼠子宫中，TEAD1 mRNA的表达随妊娠天数的增加逐渐增强；原位杂交结果显示，TEAD1 mRNA强表达于5~... 详细信息

采用Real-time PCR和原位杂交检测TEAD1在围着床期小鼠子宫及人工诱导蜕膜化组织中的表达情况。Real-time PCR结果显示，在妊娠1~8 d的小鼠子宫中，TEAD1 mRNA的表达随妊娠天数的增加逐渐增强；原位杂交结果显示，TEAD1 mRNA强表达于5~8 d小鼠子宫蜕膜细胞及胚胎上，TEAD1 mRNA强表达于人工诱导蜕膜化组织中。推测TEAD1参与调节子宫基质蜕膜化过程，在胚胎着床过程发挥重要作用。

关键词： TEAD1 胚胎着床蜕膜化小鼠

保护地土壤水溶性盐分与土壤酶活性的关系研究

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河南农业科学 2010年第10期39卷 53-56页

作者：刘德鸿柳开楼王发园靳方圆河南科技大学农学院河南洛阳471003 南京农业大学农学院江苏南京210095

土壤水溶性盐和酶活性是土壤健康的重要指标,可以反映保护地土壤盐渍化趋势与生物学特性。对洛阳近郊李楼乡不同种植年限及不同层次的蔬菜保护地土壤水溶性盐与酶活性进行了研究,结果表明,小麦玉米轮作地和不同种植年限的保护地中土壤... 详细信息

土壤水溶性盐和酶活性是土壤健康的重要指标,可以反映保护地土壤盐渍化趋势与生物学特性。对洛阳近郊李楼乡不同种植年限及不同层次的蔬菜保护地土壤水溶性盐与酶活性进行了研究,结果表明,小麦玉米轮作地和不同种植年限的保护地中土壤水溶性盐总量都在土壤表层积累;保护地土壤的水溶性总盐量在种植年限1～5 a时显著增加,随着种植年限的增加逐渐降低,但仍显著高于小麦玉米轮作地。保护地土壤中过氧化氢酶活性随着土层深度增加而增加,脲酶和蔗糖酶活性有随土层深度增加而减弱的趋势。保护地在一定年限(1～5 a和5～10 a)的蔬菜种植下,其土壤水溶性总盐量与土壤酶活性之间相关性不显著,但随着种植年限的增加,土壤总盐量与脲酶和蔗糖酶活性呈显著正相关。

关键词：蔬菜保护地土壤水溶性总盐酶活性

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船用固体氧化物燃料电池电堆建模与仿真

船舶工程 2021年第10期43卷 104-110,138页

作者：靳方圆陈鑫周海峰罗成汉黄元庆集美大学轮机工程学院福建厦门361021 福建省船舶与海洋工程重点试验室福建厦门361021 厦门大学航空航天学院福建厦门361102

由于船用固体氧化物燃料电池复杂的内部环境不利于对其直接建模,针对船舶设备负载变化导致燃料利用率变化,提出利用径向基函数神经网络的“基”函数。结合宽度学习网络结构和恒燃料利用率控制策略,构造了一种识别恒燃料利用率的固体氧... 详细信息

由于船用固体氧化物燃料电池复杂的内部环境不利于对其直接建模,针对船舶设备负载变化导致燃料利用率变化,提出利用径向基函数神经网络的“基”函数。结合宽度学习网络结构和恒燃料利用率控制策略,构造了一种识别恒燃料利用率的固体氧化物燃料电池电堆特性的新方法。根据恒燃料利用率控制策略经研究获得电池的输入输出数据组;在输入输出数据组的基础上,利用Lipschitz商准则确定非线性模型的最佳输入变量阶数;利用粒子群优化算法来估算基于径向基函数宽度学习网络参数,包括增强层参数、增强层和输入层到输出层参数。该方法得到的辨识结果精度高且计算量小。试验结果验证了该方法的准确性和有效性。

关键词：固体氧化物燃料电池宽度学习网络粒子群算法电堆特性辨识模型径向基函数

基于ABC-SVM固体氧化物燃料电池电堆建模与仿真

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集美大学学报（自然科学版） 2020年第4期25卷 293-298页

作者：靳方圆周海峰熊超集美大学轮机工程学院福建厦门361021 福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

为了更好地满足工程上对SOFC(solid oxide fuel cell)性能预测和控制方案设计要求,提出利用人工蜂群算法(ABC)优化支持向量机(SVM)来建立SOFC电堆模型。通过利用ABC算法优化SVM参数(核函数值宽度和惩罚因子),采用优化后的参数作为SVM的... 详细信息

为了更好地满足工程上对SOFC(solid oxide fuel cell)性能预测和控制方案设计要求,提出利用人工蜂群算法(ABC)优化支持向量机(SVM)来建立SOFC电堆模型。通过利用ABC算法优化SVM参数(核函数值宽度和惩罚因子),采用优化后的参数作为SVM的初始参数建立模型,与SVM、GA-SVM和PSO-SVM模型进行对比。实验结果表明:ABC-SVM模型平均平方误差小,说明该算法可以很好的预测在不同氢气流速下SOFC的电压/电流特性曲线。该模型对SOFC预测和控制方案设计有一定价值。

关键词：固体氧化物燃料电池(SOFCs) 人工蜂群算法(ABC) 支持向量机(SVM) 电堆建模