陈彦豪 朱志宇

（江苏科技大学电子信息学院 镇江 212003）

1 引言

随着航海运输业的发展，船舶数量增多，船用柴油机产生的尾气含有大量的氮氧化物，对大气环境的污染日益加剧。对此，2016年起国际海事组织将强制实施严格TierⅢ标准，船舶自身的柴油机缸内燃烧技术已经很难满足相关的NOx排放指标。选择性催化还原（SCR）是一种机外净化系统，具有对硫不敏感性、高效、经济等优点，成为了减排的有效措施之一。

SCR系统的工作原理是当排气温度达到一定时，尿素泵提取32.5%的尿素水溶液，经过喷嘴雾化作用后喷入管路，与排气混合。尿素受热分解出氨气，吸附在催化器上与尾气中的NOx反应，变成氮气，从而减少NOx的浓度。对于尿素喷射的控制，现今大多采用开环脉谱图，通过对各种工况下NOx浓度的标定，制定脉谱图。这种方式控制简单，缺点在于脉谱图标定工作量大，精确控制需要考虑大量复杂的工况，催化剂老化后控制效果不佳。此外也有闭环PID控制，将排气NOx浓度设定值与实际模型的输出比较，误差作为PID的输入，调节尿素喷射量，但PID参数整定大多靠传统经验，精确控制又成为一大难题。

因此，本文从催化还原反应的动态过程着手，建立催化器模型，计算尿素喷射量。在传统PID控制的基础上，设计基于粒子群优化的模糊PID控制器，通过粒子群优化模糊参数，减小对专家经验的依赖，进而实现PID的自整定。通过Matlab仿真平台对比结果，粒子群优化后的控制器降低了超调量，缩短了调节时间，使系统的平稳性得到了改善。……