基于自抗擾控制技術(shù)的車用選擇性催化還原系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、應(yīng)用Urea-SCR裝置降低氮氧化物（NOX）排放量是車用柴油機達到國四國五階段排放要求的主要方案。目前通過排放和OBD（on board dignostics）型式認證的部分車輛暴露了NOX排放超標(biāo)報警的問題，該問題激活了扭矩限制器，影響了車輛的正常運營。此外，車用柴油機國六階段將要求NOX轉(zhuǎn)化效率高達90％，匹配SCR裝置仍將作為解決排放問題的首選方案。根據(jù)SCR裝置當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀，徹底解決當(dāng)前及今后的應(yīng)用問題均需其控制技術(shù)取得重大

2、突破。
　　現(xiàn)階段整車NOX排放超標(biāo)歸咎于SCR裝置控制系統(tǒng)抵御擾動能力不足。若不加以改進，隨著NOX排放與報警限值進一步收緊，該問題在國六階段將更加突出。針對SCR裝置開發(fā)新型的控制系統(tǒng)提高擾動抑制能力和動態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)NOX排放量的準(zhǔn)確控制與進一步轉(zhuǎn)化已成為迫切需求，因此擬開發(fā)SCR裝置非線性自抗擾控制系統(tǒng)，提高NOX排放量控制的準(zhǔn)確性，解決整車NOX超標(biāo)報警的問題，促進NOX的進一步轉(zhuǎn)化。
　　論文首先分析Urea-

3、SCR裝置的屬性，提煉對象的簡化數(shù)學(xué)模型，然后設(shè)計非線性自抗擾控制器。通過安排NOX控制目標(biāo)過渡過程以及采用誤差反饋增益的非線性組合等技術(shù)，調(diào)和NOX控制的快速性和超調(diào)之間的矛盾；將對象所處的內(nèi)外擾動歸結(jié)為“總和擾動”并建立擴張狀態(tài)觀測器估計擾動作用，使用特殊反饋律處理對象擾動多樣性的問題。接下來，基于經(jīng)驗試湊和指標(biāo)尋優(yōu)簡化控制器參數(shù)整定，將臺架和整車試驗數(shù)據(jù)先后導(dǎo)入仿真模型進行分析，發(fā)現(xiàn)控制器狀態(tài)變量初始值需要通過臺架試驗標(biāo)定。最后，

4、針對對象自抗擾控制系統(tǒng)先后組織臺架和道路試驗，在完成控制器狀態(tài)變量初始值標(biāo)定之后，考核控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能和擾動抑制能力。
　　研究結(jié)果表明，Urea-SCR裝置非線性自抗擾控制系統(tǒng)能夠支撐國五柴油機的排放型式認證且存在可觀的標(biāo)定空間；能夠作為國六柴油機SCR裝置的核心技術(shù)儲備；能夠抵御多方面的擾動，維持整車處于低排放狀態(tài)運營；能夠提高NOX控制的準(zhǔn)確性，最大程度地解決整車NOX排放超標(biāo)報警問題。
　　本課題實現(xiàn)了非線性自

5、抗擾控制技術(shù)在車載Urea-SCR裝置中的首次應(yīng)用，提高了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能和抑制擾動能力，解決了整車易發(fā)NOX超標(biāo)報警的問題；提出了SCR裝置非線性自抗擾控制系統(tǒng)的標(biāo)定方法，通過仿真標(biāo)定控制器參數(shù)，而通過試驗標(biāo)定控制器狀態(tài)變量初始值，標(biāo)定工作分工明確且過程大為簡化；提出了基于經(jīng)驗試湊和指標(biāo)優(yōu)化的非線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法，簡化了參數(shù)整定工作；用純時滯和一階慣性環(huán)節(jié)來表征Urea-SCR裝置的工作過程，建立了對象的簡化數(shù)學(xué)模型并