一种尿素scr氨覆盖率反馈跟踪控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车技术领域。
【背景技术】
[0002] 柴油发动机由于经济性好、动力性强、温室气体排放少等优点，越来越受到用 户的青睐，已经从原有的中重型车领域扩展到轻型车领域。然而柴油发动机存在着 Λτ(\排放过多的问题。原有的机内净化技术已经不能满足日益严格的排放法规，而柴油发 动机尾气后处理系统能够很好的解决这个问题。这其中的尿素 SCR系统是一种最有发展前 景的技术，它能够在提高燃油经济性的情况下降低Λ?,.的排放。为了能够同时降低AU 排放并且避免氨逃逸，现在采用较多的控制思路是将氨的覆盖率作为被控量进行跟踪控 制。现在采用的精确非线性控制方法存在着诸多问题： 1、尿素 SCR系统内部存在着复杂的化学反应，所以机理建模复杂，并且模型精度存在 问题。然而现存的控制方法过多的依赖于模型精度，从而对控制器的设计带来了困难。
[0003] 2、尿素 SCR系统的被控模型中存在大量参数，例如温度，质量流量等。通常被视作 慢变参数，将其变化率忽略。这样降低了系统的精度和抗干扰能力。
[0004] 3、现有的精确控制方法大多采用复杂的非线性控制方法，控制器设计复杂，不利 于工程实现和应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的主要是针对于单核尿素 SCR系统提出一种简单易于实现的尿素 SCR 氨覆盖率反馈跟踪控制方法。
[0006] 本发明氨覆盖率反馈跟踪控制方法所需系统模型搭建： a、通过氨的吸附与解吸附反应、SCR还原反应和氨的氧化反应进行： 氨的吸附与解吸附反应：反应方程式如下
【主权项】
1. 一种尿素 SCR氨覆盖率反馈跟踪控制方法，其特征在于： 氨覆盖率反馈跟踪控制方法所需系统模型搭建： a、通过氨的吸附与解吸附反应、SCR还原反应和氨的氧化反应进行： 氨的吸附与解吸附反应：反应方程式如下
SCR催化还原反应：反应方程式如下 6
b、根据质量和能量守恒建立系统模型 别,屮,催仆I微元Λ与优铂份的席骨平衡卞'耜.
得到尿素 SCR系统的状态空间模型如（11)
2.权利要求1所述的尿素 SCR氨覆盖率反馈跟踪控制方法，其特征在于：要实现的 目标是跟踪氨覆盖率，考虑氨覆盖率0]/^3和氨浓度〇/^|^3两个状态量：由式
弟一步、基亍线丨生目杌杌思想的捏制器整怀结构坟计： 令.y = X1，基于（12)对y求二阶导得到系统的二阶微分方程如下，
) 则将（13)改写成如下形式 y = F + bQu (14) 其中F = /n + jj2x2 + /i2/2i - yIi, F作为系统的扩张状态，将通过线性 扩张观测器观测得到； 根据现行线性自抗扰控制思想我们直接得到控制器输出的控制变量形式：
其中，#是对P的观测值,通过线性扩张状态观测器得到； 第二步、设计系统线性扩张状态观测器观测/7: 首先重构系统状态方程，将原有的非线性形式转化成线性状态空间形式；
其中/? = 乂作为未知干扰； 将上式整理成状态空间形式 Z = Az + Bu + Eh (17) V = Cz 其中，
用线性状态观测器（18)观测各状态 Z = Az+ Bu-L(y-y) (18) ?λ y = Cz Jj为观测器增益，通过极点配置方式得到 丁 L= 3α 3α2 α3 '，β为系统极点，通过实验调节得到； 第三步、设计闭环反馈控制器ti〇: 应用ro控制器作为反馈控制器,令 1? =kp(r-zl) + kd(r-z2) (19) 八 八 其中为参考氨覆盖率，为氨覆盖率观测值，为氨覆盖率变化速率；其中 JlTp，IcI为系统待调节的另两个参数； 结合第一、二、三步我们得到最终的控制量U即得。
【专利摘要】一种尿素SCR氨覆盖率反馈跟踪控制方法，属于汽车技术领域。本发明的目的主要是针对于单核尿素SCR系统提出一种简单易于实现的尿素SCR氨覆盖率反馈跟踪控制方法。本发明首先进行氨覆盖率反馈跟踪控制方法所需系统模型搭建，氨覆盖率反馈跟踪控制方法实现的目标是跟踪氨覆盖率，考虑氨覆盖率 和氨浓度两个状态量。本发明设计采用一种基于线性自抗扰思想设计控制器。此方法具有自抗扰控制的精髓—实时估计并补偿系统运行时受到的各种外扰和内扰，超调小、响应速度快、精度高、抗干扰能力强。并且解决了原有自抗扰控制器参数过多(10个左右)问题，将控制参数降到3个,而且都有比较明确的物理意义,十分便于工程应用,并且取得了很好的实际控制效果。
【IPC分类】F01N9-00, F01N3-20
【公开号】CN104632323
【申请号】CN201410787233
【发明人】胡云峰, 陈志刚, 赵靖华, 陈虹
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月18日