[發(fā)明專利]微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113359436A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽天雨;馬鳳英;祝寶龍;紀鵬;廉磊;姚輝;孫玉和;張博文
• 申請（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發(fā)明屬于能源控制領域，提供了一種微生物燃料電池的T?S模糊保性能控制方法及系統(tǒng)。其中，該方法包括獲取微生物燃料電池參數(shù)，將微生物燃料電池模型轉(zhuǎn)化為設定規(guī)則的T?S模糊模型；基于設定規(guī)則的T?S模糊模型控制微生物燃料電池的稀釋率，以使得微生物燃料電池的輸出電壓保持穩(wěn)定且底物濃度與稀釋率的變化在可控范圍內(nèi)。

技術領域

本發(fā)明屬于能源控制領域，尤其涉及一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構(gòu)成在先技術。

微生物燃料電池可以利用污水中的微生物將污水中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，是一種新型清潔能源，人類每天都需要消耗大量的能量，這些能量主要來自化石燃料的燃燒，然而化石能源的大量使用使其迅速枯竭，同時也會帶來較嚴重的溫室效應與環(huán)境污染，尋找新型清潔能源，實現(xiàn)能源可持續(xù)使用是當前迫切的研究方向，對微生物燃料電池進行研發(fā)有助于緩解目前日益嚴重的環(huán)境問題。

微生物燃料電池內(nèi)部反應較為復雜，其反應過程包括電化學，微生物動力學等多個方面，在微生物燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，陽極電極一般由碳布或碳刷構(gòu)成，陰極電極一般由含鉑催化劑的碳布構(gòu)成，其中，雙室微生物燃料電池陽極室含有底物，陰極室含有水或離子溶液，中間由質(zhì)子交換膜隔開。單室微生物燃料電池一般采用空氣陰極，對以醋酸鹽為底物的微生物燃料電池，醋酸鹽在厭氧菌的作用下將其分解產(chǎn)生氫離子和電子，氫離子透過質(zhì)子交換膜到達陰極與經(jīng)過外電路的電子結(jié)合生成水，電子經(jīng)過外電路釋放電能。

目前的微生物燃料電池推廣與應用方面還處于實驗室階段，材料及微生物選擇與控制方面均為影響微生物燃料電池應用的重要因素，因此，對微生物燃料電池進行有效控制控制是提高微生物燃料電池實用性的一個重要方面。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，微生物燃料電池本質(zhì)上為一種復雜的非線性系統(tǒng)，其產(chǎn)電性能受多種因素影響，涉及微生物動力學，材料學，電化學等多個學科，微生物燃料電池控制是實現(xiàn)微生物燃料電池實際應用的一種重要手段。現(xiàn)有發(fā)明與研究在控制微生物燃料電池電壓穩(wěn)定，減少電壓反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)最大功率輸出等方面取得了不錯的成果，但如何實現(xiàn)微生物燃料電池輸入與底物濃度的穩(wěn)定變化依然是有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發(fā)明提供一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制方法，其通過T-S建模控制的方法，通過控制微生物燃料電池的稀釋率u，使微生物燃料電池輸出電壓保持穩(wěn)定的同時保證了控制輸入u的變化在可接受范圍以內(nèi)，避免了現(xiàn)有控制理論在實際中難以應用的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的第一個方面提供一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制方法。

一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制方法，其包括：

獲取微生物燃料電池參數(shù)，將微生物燃料電池模型轉(zhuǎn)化為設定規(guī)則的T-S模糊模型；

基于設定規(guī)則的T-S模糊模型控制微生物燃料電池的稀釋率，以使得微生物燃料電池的輸出電壓保持穩(wěn)定且底物濃度與稀釋率的變化在可控范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第二個方面提供一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制系統(tǒng)。

一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制系統(tǒng)，其包括：

模型轉(zhuǎn)化模塊，其用于獲取微生物燃料電池參數(shù)，將微生物燃料電池模型轉(zhuǎn)化為設定規(guī)則的T-S模糊模型；

保性能控制模塊，其用于基于設定規(guī)則的T-S模糊模型控制微生物燃料電池的稀釋率，以使得微生物燃料電池的輸出電壓保持穩(wěn)定且底物濃度與稀釋率的變化在可控范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第三個方面提供一種微生物燃料電池的T-S模糊保性能控制系統(tǒng)，其包括保性能控制器，所述保性能控制器被配置為執(zhí)行以下步驟：