基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法技术方案
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柴油机尿素SCR排放后处理系统控制
，具体涉及一种基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法。
技术介绍
与汽油机相比，柴油机具有更高的燃油经济性和动力输出。然而，由于其稀燃的特性，柴油机会比汽油机产生更多的NOx有害气体。随着全世界范围内针对NOx排放越来越严格的法规出台，多种为降低NOx的排放后处理系统面世了。这些技术就包括尿素选择性催化还原(SCR)系统。尿素SCR系统工作时则不需额外燃油，而且尿素消耗也相对较低，凭借这些优势，已经在汽车工业界占据一定优势。在我国，目前的实际国情是燃油中硫含量较高，而且许多种排放控制技术推广都受到限制。所以，凭借其对硫的敏感性较低的特性，尿素SCR排放后处理技术在我国的发展更具优势。尿素SCR技术的基本原理是利用NOx与氨(NH3)之间的氧化还原反应，而所用的氨一般都来源于32.5％的尿素溶液(添蓝溶液)。虽然氨能够还原NOx，但其较高的排放也是对人体有害的，并且有着刺鼻的气味。为实现较高的NOx转化效率，要有充分的氨做为还原剂；但是，这一点反过来会增加氨的逃逸量，这一矛盾成为了尿素SCR系统研究...
【技术保护点】
一种基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法，包括以下步骤：1)、建立精确的分布式参数尿素SCR系统激励模型；2)、针对系统的动态特性，以影响发动机排放边界条件宽范围变化的数据，为系统充分激励数据；3)、将激励所获得的的NOx和NH3排放输入输出数据，构造出系统的子空间预测控制器；4)、考虑排放标准及尿素喷嘴等约束条件，构造排放优化控制的代价函数；5)、最后，通过求解对应的尿素SCR系统排放优化问题，获得尿素喷射控制量，从而实现对尿素SCR系统的控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法，包括以下步骤：1)、建立精确的分布式参数尿素SCR系统激励模型；2)、针对系统的动态特性，以影响发动机排放边界条件宽范围变化的数据，为系统充分激励数据；3)、将激励所获得的的NOx和NH3排放输入输出数据，构造出系统的子空间预测控制器；4)、考虑排放标准及尿素喷嘴等约束条件，构造排放优化控制的代价函数；5)、最后，通过求解对应的尿素SCR系统排放优化问题，获得尿素喷射控制量，从而实现对尿素SCR系统的控制。2.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法，其特征在于：所述的尿素SCR系统排放优化描述为：minΔuf(k)J(yc(k),Δuf(k),Np,Nu)J=J1+J2=||Γy[y^fc(k+1)-Re(k+1)]||2+||ΓuΔuf(k)||2---(1)]]>umin(k+q)≤ut+i(k+q)≤umax(k+q)i＝0，1，2，…，Nu-1Δumin(k+q)≤Δut+i(k+q)≤Δumax(k+q)i＝0，1，2…，Nu-1yminb(k+m)≤y^t+ib(k+m)≤ymaxb(k+m),i=0,1,2,...,Np]]>其中，Np是预测时域，Nu是控制时域，Nu≤Np并假设控制时域之外控制量是不变的；是系统的预测输出序列，优化的控制序列增量为Δuf(k)，Re(k+1)是参考输入序列，yb(k)是系统约束输出，q＝0，1，2，…，Nu-1和m＝1，2，…，Np；使得NOx排放快速收敛到排放法规限值，控制目标为0.5g/kwh；考虑到执行器尿素喷嘴的实际性能，提出的控制动作最大值为umax(k)＝0.003mol/s，变化率最大值为Δumax(k)＝0.0005mol/s，J2＝||ΓuΔuf(k)||2能保证控制动作变化率尽可能的小；并且，提出的系统约束输出氨逃逸最大值为3.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动预测控制的SCR系统尿素喷射控制方法，其特征在于：数据驱动所用的尿素SCR系统激励模型为，采用enDYNA精确柴油机模型配以自行搭建设计的六核两单元主从结构的分布式参数尿素SCR系统模型，单核模型可以由常微分方程表示如下：C·NOx=a1nNOx,in*-CNOx(a0a1mEG*T+a4(T)ΘNH3),C·NH3=a1nNH3,in*-CNH3[a0a1mEG*T+a2(T)(1-ΘNH3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵靖华，周伟，丛飚，谭振江，吕凯，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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