基于自适应时间步骤无气味卡尔曼过 (ATS-UKF) 的观察者设计,用于柴油发动机的尿素选择性催化减排 (SCR) 性能
Wenlong Liu1, Ying Gao1, Yuelin You1
1State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130025, China; College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China.
本研究介绍了一种自适应时间步骤无气味卡尔曼波器 (ATS-UKF),用于减少选择性催化降解 (SCR) 系统中的传感器. ATS-UKF准确估计了氨的覆盖面和排放量,改善了柴油发动机的环境性能.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
- 控制系统 控制系统
背景情况:
- 选择性催化减排 (SCR) 系统对于减少柴油发动机中NOx排放至关重要.
- 尽量减少SCR系统中的传感器数量是为了降低成本和复杂性而理想的.
- 准确的状态估计和故障诊断对于最佳的SCR性能至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证SCR系统的自适应时间步骤无气味卡尔曼波器 (ATS-UKF).
- 为了实现状态反和故障诊断,降低了传感器要求.
- 准确估计氨的覆盖面和下游度 (NH3和NOx).
主要方法:
- 在SCR系统中开发了流量,热传递和催化反应的合模型.
- 使用变量替换和线条方法 (MOL) 简化的部分微分方程.
- 实现了ATS-UKF与SCR模型的自适应时间步骤 (BDF) 同步进行状态估计.
主要成果:
- 在两种经过测试的场景中,ATS-UKF在估计氨覆盖率 (R2=0.99) 中都取得了高准确度.
- 当没有使用NH3传感器时,下游NH3度的平均绝对误差 (MAE) 为2.76ppm.
- 当没有使用NOx传感器时,下游NOx度的MAE为1.53ppm.
结论:
- ATS-UKF有效地减少了SCR系统中的传感器依赖,同时保持了高估计准确度.
- 这种方法提高了SCR系统的管理,从而改善了减排和环境效益.
- ATS-UKF在环保柴油发动机运行和减轻空气污染方面取得了重大进展.
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