燃料電池發(fā)動機仿真軟件輸出界面的設計


設計（論文）主要內容：
1、了解MATLAB中GUI界面設計的基本方法，掌握MATLAB仿真基礎知識；
2、理解燃料電池基本工作原理和經驗數(shù)學模型；
3、確定輸出界面設計的大體方案，界面結構、功能等；
4、氫氣、空氣、堆和水管理系統(tǒng)的結構圖加載和顯示；
5、燃料電池系統(tǒng)的結構圖加載和顯示；
6、電堆溫度、空氣流量、輸出電壓的實時顯示；
7、參數(shù)曲線（堆溫、空氣流量、輸出電壓）的實時繪制；

要求完成的主要任務:
1、 完成翻譯兩萬字符的英文資料；
2、 查閱參考文獻15篇（其中英文5篇以上），寫出摘要；
3、 在對課題有一定了解的基礎上，寫出開題報告；
4、 理解燃料電池管理系統(tǒng)的數(shù)學模型；
5、 編制MATLAB中的用戶圖形界面，并可演示結構圖實時動態(tài)仿真；
6、 與Simulink模型進行聯(lián)調，實現(xiàn)輸出顯示功能。
7、 撰寫畢業(yè)論文，字數(shù)不少于15000字。


摘要
燃料電池技術以其無污染、高效率、結構緊湊、重量功率比高、燃料來源廣泛等優(yōu)點已經成為當前以及未來一段時間人們研究的焦點，它提供了一種全新的能源技術模式，具有廣闊的產業(yè)前景。由于當前燃料電池技術的高成本和不完善，勢必會有一段相當長的對燃料電池的研究和實驗過程，這就要求有大量的實驗和仿真設備的存在。計算機仿真以其低成本，精度高，實用方便等優(yōu)點，在燃料電池仿真方面也具有很廣闊的應用。Matlab軟件以其在工程計算仿真方面的強大實力為燃料電池的仿真提供了方便。特別是Simulink仿真工具能夠很容易的構建系統(tǒng)進行仿真運算，為工程人員提供了很多實用之處。
在燃料電池的仿真過程中，需要頻繁改變參數(shù)觀察各項運行指標的變化情況，由于燃料電池模型的復雜性，造成了非專業(yè)人員仿真的不便，這與希望令仿真過程簡便化、直觀化的初衷不符。這樣，設計一個友好的仿真運行交互輸出界面就顯得十分有意義。
本設計使用Matlab自身的GUI用戶界面設計工具設計了一個具有實用價值的燃料電池仿真輸出界面。該界面集結構圖呈現(xiàn)、仿真數(shù)據(jù)實時動態(tài)顯示、仿真結果在線繪制于一體。生動形象的展示了燃料電池工作狀態(tài)，以淺顯清晰的界面使使用者對各個參數(shù)的變化一目了然。便于仿真者花較少的時間于界面設置和觀察輸出，將主要精力集中在模型構建和優(yōu)化系統(tǒng)上。



關鍵詞：氫燃料電池 仿真軟件 數(shù)學建模 圖形用戶界面






摘要 I
ABSTRACT II
緒論 1
(1)PEMFC燃料電池概述 1
(2)燃料電池計算機仿真的優(yōu)點 2
(3)本設計的主要工作 2
1 Simulink和GUI工具簡介 4
1.1 Simulink仿真環(huán)境 4
1.1.1 Simulink模塊庫 4
1.1.2 Simulink仿真運行機理 5
1.1.3 Simulink中的S函數(shù) 7
1.2 GUI設計工具 7
1.2.1圖形句柄語句簡介 8
1.2.2 可視化的界面環(huán)境 9
2 燃料電池基本原理和模型構建 11
2.1 燃料電池工作基本原理 11
2.2 燃料電池水管理的數(shù)學建模 12
2.2.1 陽極水傳輸過程 12
2.2.2 陰極水傳輸過程 13
2.2.3 質子交換膜中水傳遞過程 15
3 GUI輸出界面設計過程 16
3.1 問題的提出 16
3.2 元件結構圖的加載 17
3.2.1 image指令在軸對象中顯示圖象 19
3.2.2 imshow指令在軸對象中顯示圖象 20
3.3 數(shù)據(jù)的實時顯示 23
3.3.1 基于to workspace模塊的數(shù)據(jù)實時顯示 23
3.3.2 基于S-Function模塊的數(shù)據(jù)實時顯示 25
3.4 數(shù)據(jù)曲線的實時繪制 30
4 PEMFC系統(tǒng)Simulink模型和GUI界面的連結 33
結束語 36
(1)全文工作總結 36
(2)存在的不足和將來工作的改進方向 36
致謝 37
參考文獻 38
附錄 40