国际海事局(IMO)在2016年强制性实施Tier Ⅲ排放法规,相比于2011年起实施的Tier Ⅲ法规而言,Tier Ⅲ法规要求NOx排放比Tier Ⅱ法规降低75%,船用柴油机需要采用机外净化技术以满足该法规的要求。目前,在诸多技术方案,选择性催化还原(SCR)技术适用范围广,对发动机的安全影响较小,可以有效减少80%-90%的NOx排放量,是发展潜力巨大的的一种降低船舶柴油机NOx排放的后处理方法,同时也满足减少船舶柴油机长期运营成本的要求,得到国内外主机厂和造船厂普遍重视。本文建立了 SCR系统动力学模型,并在此基础上进行SCR系统闭环控制策略的仿真与实验研究。研究内容以及研究结果如下:依据SCR催化反应原理,建立了 SCR系统动力学模型。运用非线性最小二乘法进行模型的参数辨识,并将辨识的结果输入到模型中,利用稳定工况实验数据进行辨识结果的验证,验证结果显示数据吻合良好,误差较小。说明通过辨识获得的参数较为准确。研究了排气温度、NH3浓度和NOx浓度等因素对NOx传感器交叉敏感性的影响。在每个因素下,根据实验数据提出了其拟合式。针对排气温度的影响,发现在研究的温度区间内,交叉敏感因子随温度的升高而逐渐上升且上升速率越来越快,针对NH3浓度的影响,发现NH3浓度的变化并不能影响到交叉敏感因子。最后针对NOx浓度的影响,发现交叉敏感因子随NOx浓度的升高而逐渐降低且降低的速率逐渐减小。介绍了扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的方法,并运用Matlab软件编写EKF和UKF的仿真算法,来估计NOx浓度的真实值,结果表明EKF和UKF方法能有效的消除氨气带来的NOx传感器的测量误差,具有良好的滤波效果。基于制定的PID闭环控制策略进行了仿真研究,结果显示在稳定工况和循环工况下都有良好的控制效果。基于SCR系统试验台架进行闭环控制策略的实验研究,本文利用PLC S7-300控制器制定了尿素喷射的闭环PID反馈加前馈控制策略,实验结果显示在稳定工况和循环工况下该控制策略都有比较理想的控制效果,闭环尿素的喷射量较为准确。表明该控制策略对于SCR系统具有较强的鲁棒性。