基于雙擴(kuò)展卡爾曼濾波的柴油機(jī)SCR催化器狀態(tài)及參數(shù)估計(jì).pdf

1、隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)制造企業(yè)在數(shù)量以及保有量上都已成為世界第一，尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的生產(chǎn)、銷(xiāo)售數(shù)量上已經(jīng)連續(xù)6年保持世界第一。汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了非常巨大的貢獻(xiàn)。但是，汽車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，除了帶來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)外，也帶來(lái)了很多環(huán)境問(wèn)題，尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣污染，顆粒物和氮氧化合物的排放。
　　在國(guó)Ⅴ/國(guó)Ⅵ階段，選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)作為柴油機(jī)排放后處理降低NOx的關(guān)鍵技術(shù)，得到了深入的研究

2、和廣泛的應(yīng)用。論文著重圍繞SCR催化器系統(tǒng)建模、基于SCR催化器模型的雙重?cái)U(kuò)展卡爾曼濾波（DEKF）的狀態(tài)估計(jì)器和參數(shù)估計(jì)器的設(shè)計(jì)、NH3儲(chǔ)存量，以及基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài)估計(jì)器跟蹤效果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證五個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　論文首先根據(jù)SCR催化器的化學(xué)機(jī)理完成了催化器實(shí)時(shí)Simulink仿真模型的建立，主要包括了催化器內(nèi)部溫度模型的搭建，NH3的選擇性催化還原反應(yīng)、NH3的氧化反應(yīng)以及NH3的吸附和解吸附反應(yīng)模型的搭建。
　　其次

3、，通過(guò)研究溫度和空速對(duì)NH3儲(chǔ)存量的影響，提出了NH3儲(chǔ)存量在溫度和空速共同作用下的儲(chǔ)氨量模型。基于SCR催化器的數(shù)學(xué)模型和儲(chǔ)氨量模型，設(shè)計(jì)了雙重?cái)U(kuò)展卡爾曼濾波的估計(jì)方法。該估計(jì)算法是將兩個(gè)互耦的狀態(tài)和參數(shù)的擴(kuò)展卡爾曼濾波器結(jié)合起來(lái)并行工作，將狀態(tài)估計(jì)器嵌入到參數(shù)估計(jì)器中，狀態(tài)估計(jì)和參數(shù)估計(jì)同時(shí)更新預(yù)測(cè)，使得狀態(tài)估計(jì)值更加的接近真實(shí)值。分別通過(guò)DEKF狀態(tài)估計(jì)器對(duì)催化器下游的NOx濃度、NH3濃度、NH3覆蓋度以及NH3儲(chǔ)存量進(jìn)行估計(jì);

4、通過(guò)DEKF參數(shù)估計(jì)器對(duì)SCR催化器非線性狀態(tài)模型中四個(gè)參數(shù):NH3選擇性催化還原反應(yīng)速率因子、NH3氧化反應(yīng)速率因子、NH3吸附反應(yīng)速率因子以及NH3解吸附反應(yīng)速率因子進(jìn)行估計(jì)。估計(jì)過(guò)程采用發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)ETC工況的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、SCR催化器入口NOx濃度、SCR催化器入口溫度以及尿素噴射量作為SCR催化器模型的輸入，基于SCR催化器模型輸出的NOx濃度、NH3濃度和NH3覆蓋度驗(yàn)證狀態(tài)估計(jì)器估計(jì)結(jié)果的精度。固定參數(shù)估計(jì)器估計(jì)的四個(gè)參數(shù)后驗(yàn)

5、證發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)ETC工況下?tīng)顟B(tài)估計(jì)器估計(jì)的狀態(tài)和SCR催化器模型下游的NOx濃度、NH3濃度和NH3覆蓋度的匹配效果。
　　最后省去SCR催化器模型的輸出，固定參數(shù)估計(jì)器估計(jì)的四個(gè)參數(shù)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)ETC、ESC工況下催化器上游、下游的NOx濃度和NH3濃度作為擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)狀態(tài)估計(jì)器的輸入，通過(guò)狀態(tài)估計(jì)器估計(jì)的NOx濃度和NH3濃度與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果顯示:狀態(tài)估計(jì)器能夠?qū)崟r(shí)跟蹤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的催化器下游的NOx濃