[发明专利]柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法

权利要求书

1.一种柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器即龙伯格非线性观测器，所述龙伯格非线性观测器通过非线性方法获取不可测量状态的渐近趋近估计，实现Urea-SCR系统全状态反馈闭环控制；

设计观测器增益，保证观测器误差渐近收敛到零；

基于尾气排放分析仪测量的NO_X浓度值，通过龙伯格非线性观测器获得Urea-SCR催化器内部NO_x、NH₃浓度以及氨覆盖率状态估计；

构造正定李雅普诺夫函数，设计李雅普诺夫的导数为负定，使得估计误差渐近收敛于零；

设计解决误差动态性方程中尚未消除的Urea-SCR模型中的耦合状态；

推导出李雅普诺夫函数中的增益应该满足的范围条件，结合函数正定以及导数负定的条件，保证估计误差渐近收敛于零，完成对李雅普诺夫稳定性的证明。

2.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法，其特征在于，所述基于尾气排放分析仪测量的NO_X浓度值，通过龙伯格非线性观测器获得Urea-SCR催化器内部NO_x、NH₃浓度以及氨覆盖率状态估计的步骤之前还包括：

通过标准样气对尾气排放分析仪进行标定和校准，以确保其测量值的准确性。

3.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法，其特征在于，设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器时，非线性系统的输入为已知输入，输出为可测量的输出，相对应的非线性观测器包括复制原系统的预测项、观测器增益和对应的修正项。

4.如权利要求1所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法，其特征在于，设计Urea-SCR后处理装置催化器内部状态观测器时采用以下方法：

对于非线性系统：

u是给定的输入，y是可以测量的输出；

观测器模型：

其中，L(.)是观测器中的增益，表现为常数矩阵或者时变矩阵，观测器方程中的是一个从原系统复制过来的预测项，而称为修正项，它依赖于由和输出y之间的偏差；

龙伯格非线性观测器的模型方程如下：

其中，分别是NO_x浓度、NH₃浓度和NH₃覆盖率；分别是的估计值；分别是的导数值；L₁、L₂、L₃分别是相应的观测器增益；r_red、r_ads、r_des、r_oxi分别是相应还原反应、吸附、脱附和氧化反应的反应速率系数；F代表废气体积流速；V代表催化器体积；代表氨储存能力。

5.如权利要求4所述的柴油机后处理装置催化器内部状态估计方法，其特征在于，

观测器误差向量定义为：

误差动态性描述为：

正定的正定李雅普诺夫函数：

其中，e₁、e₂、e₃分别是的观测误差；代表相应e₁、e₂、e₃的导数。