应用Urea-SCR装置降低氮氧化物（NOX）排放量是车用柴油机达到国四国五阶段排放要求的主要方案。目前通过排放和OBD（on board dignostics）型式认证的部分车辆暴露了NOX排放超标报警的问题，该问题激活了扭矩限制器，影响了车辆的正常运营。此外，车用柴油机国六阶段将要求NOX转化效率高达90%，匹配SCR装置仍将作为解决排放问题的首选方案。根据SCR装置当前的技术现状，彻底解决当前及今后的应用问题均需其控制技术取得重大突破。
现阶段整车NOX排放超标归咎于SCR装置控制系统抵御扰动能力不足。若不加以改进，随着NOX排放与报警限值进一步收紧，该问题在国六阶段将更加突出。针对SCR装置开发新型的控制系统提高扰动抑制能力和动态响应性能，实现NOX排放量的准确控制与进一步转化已成为迫切需求，因此拟开发SCR装置非线性自抗扰控制系统，提高NOX排放量控制的准确性，解决整车NOX超标报警的问题，促进NOX的进一步转化。
论文首先分析Urea-SCR装置的属性，提炼对象的简化数学模型，然后设计非线性自抗扰控制器。通过安排NOX控制目标过渡过程以及采用误差反馈增益的非线性组合等技术，调和NOX控制的快速性和超调之间的矛盾；将对象所处的内外扰动归结为“总和扰动”并建立扩张状态观测器估计扰动作用，使用特殊反馈律处理对象扰动多样性的问题。接下来，基于经验试凑和指标寻优简化控制器参数整定，将台架和整车试验数据先后导入仿真模型进行分析，发现控制器状态变量初始值需要通过台架试验标定。最后，针对对象自抗扰控制系统先后组织台架和道路试验，在完成控制器状态变量初始值标定之后，考核控制系统的动态响应性能和扰动抑制能力。
研究结果表明，Urea-SCR装置非线性自抗扰控制系统能够支撑国五柴油机的排放型式认证且存在可观的标定空间；能够作为国六柴油机SCR装置的核心技术储备；能够抵御多方面的扰动，维持整车处于低排放状态运营；能够提高NOX控制的准确性，最大程度地解决整车NOX排放超标报警问题。
本课题实现了非线性自抗扰控制技术在车载Urea-SCR装置中的首次应用，提高了控制系统的动态响应性能和抑制扰动能力，解决了整车易发NOX超标报警的问题；提出了SCR装置非线性自抗扰控制系统的标定方法，通过仿真标定控制器参数，而通过试验标定控制器状态变量初始值，标定工作分工明确且过程大为简化；提出了基于经验试凑和指标优化的非线性自抗扰控制器参数整定方法，简化了参数整定工作；用纯时滞和一阶惯性环节来表征Urea-SCR装置的工作过程，建立了对象的简化数学模型并指定时滞和时间常数，摆脱了对象控制对准确模型的依赖性，使控制系统的开发变得容易。
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