燃料电池发动机仿真软件输出界面的设计.doc
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燃料电池发动机仿真软件输出界面的设计,设计（论文）主要内容：1、了解matlab中gui界面设计的基本方法，掌握matlab仿真基础知识；2、理解燃料电池基本工作原理和经验数学模型；3、确定输出界面设计的大体方案，界面结构、功能等；4、氢气、空气、堆和水管理系统的结构图加载和显示；5、燃料电池系统的结构图加载和显示；6、...
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燃料电池发动机仿真软件输出界面的设计
设计（论文）主要内容：
1、了解MATLAB中GUI界面设计的基本方法，掌握MATLAB仿真基础知识；
2、理解燃料电池基本工作原理和经验数学模型；
3、确定输出界面设计的大体方案，界面结构、功能等；
4、氢气、空气、堆和水管理系统的结构图加载和显示；
5、燃料电池系统的结构图加载和显示；
6、电堆温度、空气流量、输出电压的实时显示；
7、参数曲线（堆温、空气流量、输出电压）的实时绘制；
要求完成的主要任务:
1、 完成翻译两万字符的英文资料；
2、 查阅参考文献15篇（其中英文5篇以上），写出摘要；
3、 在对课题有一定了解的基础上，写出开题报告；
4、 理解燃料电池管理系统的数学模型；
5、 编制MATLAB中的用户图形界面，并可演示结构图实时动态仿真；
6、 与Simulink模型进行联调，实现输出显示功能。
7、 撰写毕业论文，字数不少于15000字。
摘要
燃料电池技术以其无污染、高效率、结构紧凑、重量功率比高、燃料来源广泛等优点已经成为当前以及未来一段时间人们研究的焦点，它提供了一种全新的能源技术模式，具有广阔的产业前景。由于当前燃料电池技术的高成本和不完善，势必会有一段相当长的对燃料电池的研究和实验过程，这就要求有大量的实验和仿真设备的存在。计算机仿真以其低成本，精度高，实用方便等优点，在燃料电池仿真方面也具有很广阔的应用。Matlab软件以其在工程计算仿真方面的强大实力为燃料电池的仿真提供了方便。特别是Simulink仿真工具能够很容易的构建系统进行仿真运算，为工程人员提供了很多实用之处。
在燃料电池的仿真过程中，需要频繁改变参数观察各项运行指标的变化情况，由于燃料电池模型的复杂性，造成了非专业人员仿真的不便，这与希望令仿真过程简便化、直观化的初衷不符。这样，设计一个友好的仿真运行交互输出界面就显得十分有意义。
本设计使用Matlab自身的GUI用户界面设计工具设计了一个具有实用价值的燃料电池仿真输出界面。该界面集结构图呈现、仿真数据实时动态显示、仿真结果在线绘制于一体。生动形象的展示了燃料电池工作状态，以浅显清晰的界面使使用者对各个参数的变化一目了然。便于仿真者花较少的时间于界面设置和观察输出，将主要精力集中在模型构建和优化系统上。
关键词：氢燃料电池 仿真软件 数学建模 图形用户界面
摘要 I
ABSTRACT II
绪论 1
(1)PEMFC燃料电池概述 1
(2)燃料电池计算机仿真的优点 2
(3)本设计的主要工作 2
1 Simulink和GUI工具简介 4
1.1 Simulink仿真环境 4
1.1.1 Simulink模块库 4
1.1.2 Simulink仿真运行机理 5
1.1.3 Simulink中的S函数 7
1.2 GUI设计工具 7
1.2.1图形句柄语句简介 8
1.2.2 可视化的界面环境 9
2 燃料电池基本原理和模型构建 11
2.1 燃料电池工作基本原理 11
2.2 燃料电池水管理的数学建模 12
2.2.1 阳极水传输过程 12
2.2.2 阴极水传输过程 13
2.2.3 质子交换膜中水传递过程 15
3 GUI输出界面设计过程 16
3.1 问题的提出 16
3.2 元件结构图的加载 17
3.2.1 image指令在轴对象中显示图象 19
3.2.2 imshow指令在轴对象中显示图象 20
3.3 数据的实时显示 23
3.3.1 基于to workspace模块的数据实时显示 23
3.3.2 基于S-Function模块的数据实时显示 25
3.4 数据曲线的实时绘制 30
4 PEMFC系统Simulink模型和GUI界面的连结 33
结束语 36
(1)全文工作总结 36
(2)存在的不足和将来工作的改进方向 36
致谢 37
参考文献 38
附录 40
设计（论文）主要内容：
1、了解MATLAB中GUI界面设计的基本方法，掌握MATLAB仿真基础知识；
2、理解燃料电池基本工作原理和经验数学模型；
3、确定输出界面设计的大体方案，界面结构、功能等；
4、氢气、空气、堆和水管理系统的结构图加载和显示；
5、燃料电池系统的结构图加载和显示；
6、电堆温度、空气流量、输出电压的实时显示；
7、参数曲线（堆温、空气流量、输出电压）的实时绘制；
要求完成的主要任务:
1、 完成翻译两万字符的英文资料；
2、 查阅参考文献15篇（其中英文5篇以上），写出摘要；
3、 在对课题有一定了解的基础上，写出开题报告；
4、 理解燃料电池管理系统的数学模型；
5、 编制MATLAB中的用户图形界面，并可演示结构图实时动态仿真；
6、 与Simulink模型进行联调，实现输出显示功能。
7、 撰写毕业论文，字数不少于15000字。
摘要
燃料电池技术以其无污染、高效率、结构紧凑、重量功率比高、燃料来源广泛等优点已经成为当前以及未来一段时间人们研究的焦点，它提供了一种全新的能源技术模式，具有广阔的产业前景。由于当前燃料电池技术的高成本和不完善，势必会有一段相当长的对燃料电池的研究和实验过程，这就要求有大量的实验和仿真设备的存在。计算机仿真以其低成本，精度高，实用方便等优点，在燃料电池仿真方面也具有很广阔的应用。Matlab软件以其在工程计算仿真方面的强大实力为燃料电池的仿真提供了方便。特别是Simulink仿真工具能够很容易的构建系统进行仿真运算，为工程人员提供了很多实用之处。
在燃料电池的仿真过程中，需要频繁改变参数观察各项运行指标的变化情况，由于燃料电池模型的复杂性，造成了非专业人员仿真的不便，这与希望令仿真过程简便化、直观化的初衷不符。这样，设计一个友好的仿真运行交互输出界面就显得十分有意义。
本设计使用Matlab自身的GUI用户界面设计工具设计了一个具有实用价值的燃料电池仿真输出界面。该界面集结构图呈现、仿真数据实时动态显示、仿真结果在线绘制于一体。生动形象的展示了燃料电池工作状态，以浅显清晰的界面使使用者对各个参数的变化一目了然。便于仿真者花较少的时间于界面设置和观察输出，将主要精力集中在模型构建和优化系统上。
关键词：氢燃料电池 仿真软件 数学建模 图形用户界面
摘要 I
ABSTRACT II
绪论 1
(1)PEMFC燃料电池概述 1
(2)燃料电池计算机仿真的优点 2
(3)本设计的主要工作 2
1 Simulink和GUI工具简介 4
1.1 Simulink仿真环境 4
1.1.1 Simulink模块库 4
1.1.2 Simulink仿真运行机理 5
1.1.3 Simulink中的S函数 7
1.2 GUI设计工具 7
1.2.1图形句柄语句简介 8
1.2.2 可视化的界面环境 9
2 燃料电池基本原理和模型构建 11
2.1 燃料电池工作基本原理 11
2.2 燃料电池水管理的数学建模 12
2.2.1 阳极水传输过程 12
2.2.2 阴极水传输过程 13
2.2.3 质子交换膜中水传递过程 15
3 GUI输出界面设计过程 16
3.1 问题的提出 16
3.2 元件结构图的加载 17
3.2.1 image指令在轴对象中显示图象 19
3.2.2 imshow指令在轴对象中显示图象 20
3.3 数据的实时显示 23
3.3.1 基于to workspace模块的数据实时显示 23
3.3.2 基于S-Function模块的数据实时显示 25
3.4 数据曲线的实时绘制 30
4 PEMFC系统Simulink模型和GUI界面的连结 33
结束语 36
(1)全文工作总结 36
(2)存在的不足和将来工作的改进方向 36
致谢 37
参考文献 38
附录 40
