本文關(guān)鍵詞：固態(tài)銨SCR系統(tǒng)噴射控制策略的研究

  更多相關(guān)文章： 固態(tài)銨SCR NH_3噴射 控制模型 閉環(huán)策略 Mototron

【摘要】：“優(yōu)化燃燒+SCR”的技術(shù)路線能夠有效減少柴油機(jī)PM和NO_x排放,是適合我國(guó)國(guó)情的降低柴油機(jī)污染的技術(shù)路線之一。傳統(tǒng)的SCR采用尿素噴射的方法,通過(guò)尿素水解熱解產(chǎn)生NH_3與排氣中NO_x發(fā)生反應(yīng),降低NO_x的排放。但是由于尿素先天存在難以避免的缺點(diǎn),如低溫結(jié)晶、低溫分解能力差等,在柴油機(jī)低溫小負(fù)荷工況下無(wú)法有效降低NO_x的排放。相比于傳統(tǒng)尿素SCR,固態(tài)銨SCR通過(guò)加熱固態(tài)銨鹽產(chǎn)生NH_3,采用NH_3直接噴射的方式,在低溫條件下也能夠保證NH_3的供給,有效地拓寬系統(tǒng)的溫度工作范圍。隨著排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格,對(duì)中小負(fù)荷工況下柴油機(jī)的排放要求也越發(fā)苛刻,固態(tài)銨SCR系統(tǒng)在低溫條件下轉(zhuǎn)化NO_x的能力更強(qiáng),成為國(guó)內(nèi)外SCR技術(shù)研究的新熱點(diǎn)。NH_3噴射控制策略是固態(tài)銨SCR系統(tǒng)重要組成部分。本文設(shè)計(jì)出了一種基于模型的NH_3閉環(huán)控制策略,主要工作內(nèi)容如下所示:基于Elay-Rideal反應(yīng)機(jī)理完成了催化器控制模型的建立。模型包括四個(gè)部分:氣態(tài)NH_3模型、氣態(tài)NO_x模型、儲(chǔ)氨模型以及溫度模型。模型的輸入為催化器上游NO_x、上游NH_3、排氣流量、入口氣體溫度和環(huán)境溫度,輸出為下游NO_x、下游NH_3和出口氣體溫度,模型的狀態(tài)量為NO_x濃度、NH_3濃度、儲(chǔ)氨狀況和模型溫度�；诜蔷�性最小二乘法對(duì)模型中的主要參數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí),通過(guò)Matlab中的lsqnonlin函數(shù)完成了辨識(shí)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。完成了基于模型的NH_3噴射控制策略的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。開(kāi)環(huán)部分以“狀態(tài)觀測(cè)器+前饋算法”為結(jié)構(gòu):狀態(tài)觀測(cè)器獲取催化器內(nèi)部?jī)?chǔ)氨和溫度信息;前饋算法以下游NH_3滑移量為控制目標(biāo),滿足下游NH_3達(dá)到法規(guī)要求的前提下最大化控制NO_x的排放。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,提高系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境和其他因素的抗干擾能力,采用了傳統(tǒng)的PI控制算法設(shè)計(jì)了閉環(huán)反饋部分,利用下游NO_x傳感器信號(hào)對(duì)控制策略進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。對(duì)控制策略進(jìn)行了仿真研究工作。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)管理軟件,實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)軟件與硬件之間的協(xié)調(diào)工作。管理軟件的設(shè)計(jì)依據(jù)狀態(tài)機(jī)理論,由系統(tǒng)狀態(tài)模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊和底層硬件模塊三部分構(gòu)成。底層硬件模塊將發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息傳遞給狀態(tài)監(jiān)控模塊,并根據(jù)系統(tǒng)指令對(duì)底層硬件進(jìn)行驅(qū)動(dòng);由狀態(tài)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件與底層硬件之前的信息傳遞,并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;系統(tǒng)狀態(tài)模塊是整個(gè)控制軟件的大腦部分,保證在正常條件下后處理系統(tǒng)的有序進(jìn)行以及當(dāng)故障發(fā)生時(shí)及時(shí)關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。為了驗(yàn)證NH_3噴射控制策略的可用性和有效性,完成了發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建。利用Mototron快速開(kāi)發(fā)平臺(tái),完成了對(duì)NH_3閉環(huán)噴射控制策略的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：固態(tài)銨SCR NH_3噴射 控制模型 閉環(huán)策略 Mototron
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 課題背景11-13
• 1.2 柴油機(jī)排氣控制方法及技術(shù)路線13-21
• 1.2.1 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)13-16
• 1.2.2 柴油機(jī)后處理技術(shù)16-19
• 1.2.3 柴油機(jī)排放技術(shù)路線19-21
• 1.3 固態(tài)銨SCR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21-23
• 1.4 課題的提出及主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 1.4.1 課題的提出23
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 SSCR系統(tǒng)催化器模型25-43
• 2.1 SSCR系統(tǒng)反應(yīng)機(jī)理25-27
• 2.1.1 Eley-Rideal反應(yīng)機(jī)理25-26
• 2.1.2 Langmuir-Hinshelwood反應(yīng)機(jī)理26-27
• 2.2 SSCR系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)27-29
• 2.2.1 NH_3的吸附與解吸附27-28
• 2.2.2 NO_x的選擇性催化還原28-29
• 2.2.3 SSCR系統(tǒng)副反應(yīng)29
• 2.3 SSCR系統(tǒng)催化器模型29-39
• 2.3.1 氣態(tài)NH_3模型32-33
• 2.3.2 氣態(tài)NO_x模型33-34
• 2.3.3 儲(chǔ)氨模型34-35
• 2.3.4 溫度模型35-37
• 2.3.5 SSCR系統(tǒng)控制器模型37-39
• 2.4 控制模型參數(shù)辨識(shí)39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-43
• 第3章 SSCR系統(tǒng)NH_3噴射控制策略及控制軟件43-59
• 3.1 SSCR控制策略總體方案43-44
• 3.2 開(kāi)環(huán)控制模型44-50
• 3.2.1 狀態(tài)觀測(cè)器45-46
• 3.2.2 前饋控制器46-48
• 3.2.3 開(kāi)環(huán)控制模型仿真驗(yàn)證48-50
• 3.3 閉環(huán)反饋模型50-52
• 3.3.1 PI控制結(jié)構(gòu)50-51
• 3.3.2 閉環(huán)控制模型仿真驗(yàn)證51-52
• 3.4 固態(tài)銨SCR系統(tǒng)控制軟件52-57
• 3.4.1 系統(tǒng)狀態(tài)模塊53-55
• 3.4.2 狀態(tài)監(jiān)控模塊55-56
• 3.4.3 底層硬件模塊56-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 SSCR系統(tǒng)NH_3噴射控制策略試驗(yàn)驗(yàn)證59-69
• 4.1 試驗(yàn)臺(tái)架總體布置及實(shí)驗(yàn)設(shè)備59-65
• 4.2 基于Mototron快速控制原型65-67
• 4.3 系統(tǒng)NH_3控制策略試驗(yàn)驗(yàn)證67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 全文總結(jié)與工作展望69-73
• 5.1 全文總結(jié)69-70
• 5.2 工作展望70-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果77-79
• 致謝79

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