基于改进非线性自抗扰的汽车尾气SCR控制系统设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改进非线性自抗扰的汽车尾气SCR控制系统设计方法，属于控制工程技术领域。本发明专利技术方法包括：建立汽车尾气SCR的非线性自抗扰控制系统；设计喷氨量预处理模块调整初始氨气输入量；设计控制对象监控模块，设置控制对象为单一的氮氧化物排放量，引入氮氧化物输入值变化速率进行氨气排放量监测区间的选取；设计控温模块定时进行氨气排放量监测，在每次检测到氨气排放量超标时增加SCR反应装置温度以降低氨气排放量。本发明专利技术解决了汽车尾气SCR控制系统控制性能较差与多控制对象控制问题，能够精确快速控制具有复杂系统扰动情况下的汽车尾气SCR系统污染物排放量，提升了SCR控制系统的抗扰性与实时性。提升了SCR控制系统的抗扰性与实时性。提升了SCR控制系统的抗扰性与实时性。

【技术实现步骤摘要】
基于改进非线性自抗扰的汽车尾气SCR控制系统设计方法


[0001]本专利技术属于控制工程
，涉及氮氧化物和氨气排放控制，具体涉及一种基于改进非线性自抗扰的汽车尾气SCR控制系统设计方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物污染是指来源于燃烧过程作为副产物的一氧化氮和二氧化氮排入大气造成的环境污染。氮氧化物进入大气后能够形成酸雨和光化学烟雾并消耗掉大气中的臭氧造成进一步的灾害。因此控制氮氧化物的排放对大气污染防控有着重要意义。
[0003]氮氧化物污染主要由火电，汽车尾气，水泥制造等含氮化石燃料需求旺盛的行业产生。氮氧化物治理的主流方案是在燃烧后进行脱氮处理，在汽车尾气处理行业中选择性催化还原(SCR)技术，是公认效率最高的方案。SCR技术的核心在于喷射氨气中和氮氧化物，其依赖于喷氨量的精准控制以实现氮氧化物治理的高效性与经济性。但氨气逃逸到大气中也会造成大气污染，当SCR系统稳定时氨逃逸量和氮氧化物排出量存在不能同时满足排放指标的情况。
[0004]在SCR控制系统研究中，模型预测控制系统、自适应前馈控制系统和模糊PID控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进非线性自抗扰的汽车尾气SCR控制系统设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、建立汽车尾气SCR反应模型和非线性自抗扰控制系统；步骤二、设计非线性自抗扰控制系统的喷氨量预处理模块，用于调整初始氨气输入量；所述的喷氨量预处理模块根据氮氧化物浓度变化速率计算喷氨量增加值，并计算随时间累加的喷氨量输出值以及喷氨量输出值变化速率，当喷氨量输出值变化速率满足设置的停止信号时，停止累加喷氨量输出值，并输出当前累加的喷氨量输出值，增加到初始氨气输入量；步骤三、设计非线性自抗扰控制系统的控制对象监控模块；控制对象监控模块设置控制对象为单一的氮氧化物排放量，引入氮氧化物输入值变化速率来进行监测，当氮氧化物输入值稳定时，定时进行氨气排放量监测；步骤四、设计非线性自抗扰控制系统的控温模块；控温模块在氮氧化物输入值稳定的情况下，定时检测氨气排放量，当每检测到氨气排放量超标时将增加SCR反应装置温度，以降低氨气排放量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中，所建立的汽车尾气SCR反应模型如下：其中，为氮氧化物排出量，C
NO,IN
为氮氧化物输入量，为氨气排出量，为氨气输入量，EF
v
为排气体积流量和SCR系统体积之比，θ为催化剂的氨吸附能力，θ
max
为催化剂最大氨吸附能力，T是SCR装置温度；R1至R5为关于温度T的参数；为了消除SCR控制系统中的扰动量，引入非线性控制器计算氨气输入量，引入线性扩张状态观测器观测SCR系统状态变量，状态变量包括x1,x2,其中建立汽车尾气SCR的非线性自抗扰控制系统如下：其中，z1,z2,z3分别为x1,x2,的观测量，e为对氮氧化物排出量的观测差值，e1为氮氧
化物排放值与目标值误差，e2为氮氧化物排放值变化速率与目标值变化速率误差，为初始氨气输入量，β1,β2,β3为观测器可调参数，k1,k2,a1,a2,δ1,δ2为观测器可调增益，b为控制增益；函数由该函数计算fal(e1,a1,δ1)和fal(e2,a2,δ2)，sgn为符号函数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤二中，喷氨量预处理模块的实现包括：首先，引入氮氧化物浓度变化速...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小艺，卢鹏程，王昭洋，张慧妍，孙茜，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：