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.pdf

1、隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前，我國機(jī)動車制造企業(yè)在數(shù)量以及保有量上都已成為世界第一，尤其是機(jī)動車的生產(chǎn)、銷售數(shù)量上已經(jīng)連續(xù)6年保持世界第一。汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了非常巨大的貢獻(xiàn)。但是，汽車保有量的快速增長，除了帶來經(jīng)濟(jì)的快速增長外，也帶來了很多環(huán)境問題，尤其是機(jī)動車的尾氣污染，顆粒物和氮氧化合物的排放。
　　在國Ⅴ/國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催化器模型的雙重擴(kuò)展卡爾曼濾波（DEKF）的狀態(tài)估計器和參數(shù)估計器的設(shè)計、NH3儲存量，以及基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài)估計器跟蹤效果實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證五個方面進(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、，通過研究溫度和空速對NH3儲存量的影響，提出了NH3儲存量在溫度和空速共同作用下的儲氨量模型?；赟CR催化器的數(shù)學(xué)模型和儲氨量模型，設(shè)計了雙重擴(kuò)展卡爾曼濾波的估計方法。該估計算法是將兩個互耦的狀態(tài)和參數(shù)的擴(kuò)展卡爾曼濾波器結(jié)合起來并行工作，將狀態(tài)估計器嵌入到參數(shù)估計器中，狀態(tài)估計和參數(shù)估計同時更新預(yù)測，使得狀態(tài)估計值更加的接近真實(shí)值。分別通過DEKF狀態(tài)估計器對催化器下游的NOx濃度、NH3濃度、NH3覆蓋度以及NH3儲存量進(jìn)行估計;

4、通過DEKF參數(shù)估計器對SCR催化器非線性狀態(tài)模型中四個參數(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。估計過程采用發(fā)動機(jī)瞬態(tài)ETC工況的發(fā)動機(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)估計器估計結(jié)果的精度。固定參數(shù)估計器估計的四個參數(shù)后驗(yàn)

5、證發(fā)動機(jī)瞬態(tài)ETC工況下狀態(tài)估計器估計的狀態(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)估計器估計的四個參數(shù)，利用發(fā)動機(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)估計器的輸入，通過狀態(tài)估計器估計的NOx濃度和NH3濃度與實(shí)驗(yàn)測得的結(jié)果進(jìn)行比較，試驗(yàn)結(jié)果顯示:狀態(tài)估計器能夠?qū)崟r跟蹤實(shí)驗(yàn)測得的催化器下游的NOx濃