[发明专利]一种基于APSO算法的柴油机双串联SCR系统建模方法

说明书

本发明涉及一种基于APSO算法的柴油机双串联SCR系统建模方法，根据双串联SCR系统内部化学反应，利用阿仑尼乌斯公式建立含未知热力学参数的系统状态方程；在一定工况下，建立含待定参数的双串联SCR系统模型，得到两个SCR排出气体的NO,NO₂,NH₃含量；将模型预测的两SCR排出气体中NO,NO₂,NH₃含量与实验所测量的两SCR排出气体中的NO_x,NH₃含量作差，取绝对值后相加再积分求出模型预测误差，作为APSO算法的优化函数J；利用APSO优化算法优化J，直至APSO优化算法得到使得J最小的解也就是最贴合实际的双串联SCR系统参数。本发明为SCR中尿素喷射量控制方法的提出提供基础，减少计算单元的负荷，相较于其他优化算法所得结果更优，计算速度更快。

技术领域

本发明涉及一种控制系统建模方法，具体涉及中重型柴油机尾气后处理双串联SCR(Selective Catalyst Reduction)系统的建模方法，属于控制算法领域。

背景技术

近十年来，随着我国排放法规越来越严格，柴油机尾气排放问题引起了广大民众的关注。柴油机选择性催化还原(SCR)系统由于其较高的NO_x转化效率和燃油经济性，成为了最具有前途的柴油机尾气后处理系统，同时也吸引了众多研究者的关注。

SCR系统作为尾气后处理系统的一部分被广泛应用于柴油机中，主要功能是减少NO_x的排放。SCR系统实际上是一种选择催化还原技术，当它在正常工作时，系统入口端被喷入尿素，尿素在一定温度条件下蒸发，水解产生出氨气，氨气再在催化剂的作用下将NO_x还原为对环境友好的的氮气和水。

在SCR系统中，如果要达到很高的NO_x转化效率，就必须喷入大量的尿素。但是尿素过多会导致未反应完全的氨气排入到大气之中，而氨气同样会对人体产生不好的影响。为了在提高NO_x转化效率的同时，又减少氨气的泄漏，一种双串联SCR系统的技术被提出。如图1所示，双串联SCR系统就是在单个的SCR系统后再加一个反应罐，这样就可以控制第一个罐拥有较高的尿素含量以获得高的NO_x转化效率；控制第二个罐保持较低的尿素含量以达到低氨气泄漏量的目的。然而，由于双串联SCR系统内部复杂的化学反应以及匮乏的反馈信息，尿素喷射量控制遇到了很大挑战，双串联SCR系统模型的建立则是其中的关键问题。

发明内容

为了建立一个适用于SCR控制系统的SCR模型，方便尿素喷射量控制方法的执行，本发明提出了一种基于APSO(Accelerated Particle Swarm Optimization)算法的柴油机双串联SCR系统建模方法，建立一个合适的柴油机双串联SCR系统模型，求解双串联SCR系统建立控制学模型时的各定常参数，为SCR中尿素喷射量控制方法的提出提供基础，减少计算单元的负荷。

一种基于APSO算法的柴油机双串联SCR系统建模方法，包括下述步骤:

步骤1：根据双串联SCR系统内部化学反应，利用阿仑尼乌斯公式建立含未知热力学参数的系统状态方程:；

步骤2：根据状态空间方程在一定工况下，建立含待定参数的双串联SCR系统模型，得到两个SCR排出气体的NO,NO₂,NH₃含量。将模型预测的两SCR排出气体中NO,NO₂,NH₃含量与实验所测量的两SCR排出气体中的NO_x,NH₃含量作差，取绝对值后相加再积分求出模型预测误差，作为APSO算法的优化函数J；

步骤3：利用APSO算法优化J，利用APSO优化算法优化J，直至APSO优化算法得到使得J最小的解也就是最贴合实际的双串联SCR系统参数。

本发明的优点在于：