[发明专利]一种柴油机SCR系统NOx输出浓度的观测方法及观测系统

权利要求书

1.一种柴油机SCR系统NOx输出浓度的观测系统，其特征在于，该观测系统包含：

SCR系统；

位于SCR系统进气端的检测NO_X浓度的传感器(1)，

位于SCR系统进气端的检测NH₃浓度的传感器(2)，

位于SCR系统排气端的检测NO_X浓度的传感器(3)，

位于SCR系统排气端的检测NH₃浓度的传感器(4)，

UKF观测算法模块，

浓度显示模块；

其中，将所述的SCR系统进气端的检测NO_X浓度的传感器(1)及检测NH₃浓度的传感器(2)、SCR系统排气端的检测NO_X浓度的传感器(3)及检测NH₃浓度的传感器(4)的检测数据均输入到UKF观测算法模块；该UKF观测算法模块通过对所述的检测数据进行运算，输出NOx的输出浓度至浓度显示模块。

2.如权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述的UKF观测算法模块是指无迹卡尔曼滤波算法模块，其包含如下步骤：

步骤1，根据SCR系统内化学反应建立状态空间模型；

步骤2，将建立的数学状态空间模型运用于UKF计算模型之中，形成UKF算法；

步骤3，运用软件编码所述的UKF算法，进行计算仿真，从而得出NOx的输出浓度。

3.如权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述的UKF算法分为两步：

步骤2.1，预测过程；

步骤2.2，更新过程。

4.如权利要求1所述的观测系统，其特征在于，所述的步骤2.1的预测过程包含：

步骤2.1.1，构造sigma点：在k-1步，根据随机状态变量x的统计量和协方差P_k-1构造sigma点集

Xk-1(i)=x^k-1,i=0x^k-1+((nx+λ)Pk-1)i,i=1,...,nxx^k-1-((nx+λ)Pk-1)i,i=nx+1,...2nx,]]>

其中λ表示第一个尺度参数，λ＝α²(n_x+q)-n_x，n_x表示状态空间维数，n_x取3；q表示第二个尺度参数，q取0或者3-n_x；α设定为0.001；

步骤2.1.2，对sigma点进行传播计算：

Xk|k-1(i)=f(Xk-1(i),uk-1),]]>

其中u代表由传感器输入的检测数据；

步骤2.1.3，计算输出先验均值与误差协方差：

其中，输出的先验均值计算公式为：

x^k|k-1=Σi=02nxWm(i)Xk|k-1(i),]]>

误差协方差计算公式为：

pk|k-1=Σi=02nxWc(i)(Xk|k-1(i))(Xk|k-1(i)-x^k|k-1)T+Q,]]>

其中Q为噪声协方差，和为计算均值和协方差的加权，定义如下：

Wm(i)={λλ+nx,i=0λ2(λ+nx),i=1,...2nx,]]>

Wc(i)=λλ+nx+(1-α2+β),i=0λ2(λ+nx),i=1,...,2nx,]]>

其中β为常数，取2。