随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的逐渐加强,船用柴油机尾气排放所造成的大气污染已引起国际社会的广泛关注。现阶段,世界各国都加大了对船用柴油机尾气减排方法的研究力度。作为海洋大气的主要染源,船舶减排势在必行。排气后处理技术不需对柴油机本体进行改造,并且对燃油的品质要求相对较低,所以国内外研发机构均对对排气后处理技术的研究非常重视,本文针对船用柴油机尾气减排智能控制系统设计与实现的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。首先,通过分析SCR(催化还原)反应的机理和主要化学反应,得出了影响系统减排效果的主要因素。以减少船用柴油机尾气中的氮氧化物和固态颗粒物为目的,综合考虑影响系统减排效果的因素,完成了船用柴油机尾气智能减排控制系统的技术方案设计。进而,根据TierⅢ排放法规和船用柴油机尾气组成,完成了船用柴油机尾气智能减排控制系统的硬件设计。主要工作为:完成了传感器选型,设计了尾气智能减排系统硬件结构单元,设计了包括控制柜外壳、台达PLC、电源模块、CAN信号转换模块,信号采集模块以及人机交互模块的控制单元。接着,以SCR反应机理为依据,以SCR反应中发生的主要的化学反应为对象,通过假设SCR反应器为连续搅拌釜式反应器,以化学反应质量守恒为依据,设计并简化的SCR反应的数学模型。通过分析增量式和位置式数字PID的控制原理,结合船用柴油机尾气减排控制系统的技术方案,设计了由前馈控制和反馈控制相结合的闭环控制策略,实现了对尿素喷射量的稳定控制。为了解决尿素输入不是控制反应速率的直接因素所导致控制系统有较大超调以及催化剂老化会对控制系统产生干扰的问题,设计了对催化剂老化所产生的干扰具有较高稳定性的模型预测智能控制策略。通过对基于氨气覆盖率的PID控制和基于氨气覆盖率的模型预测智能控制的对比仿真,可以得出基于氨气覆盖率的模型预测智能控制能更好的满足对氮氧化物转化率和氨气逃逸量的要求。最后,在完成了系统软件设计和硬件实现的基础上,实现了船用柴油机尾气减排智能控制系统。对实现的系统上进行了测试,通过对试验结果的分析,证明本文所搭建的船用柴油机尾气减排智能控制系统能够很好的满足TierⅢ排放法规对氮氧化物排放的要求以及设计目标对系统氨气泄露量的要求。本论文的研究内容可以运用于船舶领域,用于满足TierⅢ法规的要求,同时为更为严格的排放法规做准备。