柴油机排放的尾气中含有许多有害成分,如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和颗粒物(PM)。在排放的气态有害的污染物中NOx的占比较多,NOx中有三氧化二氮(N2O3),一氧化二氮(N2O),二氧化氮(NO2),一氧化氮(NO)等。当前,国内外许多专家都在进行柴油机尾气NOx的净化研究,在研究过程中需要输出稳定,浓度可控的NOx模拟气体,因此本文设计了柴油机尾气NOx模拟系统。本文首先选择了适用于本系统需求的质量流量控制方法,阐述了质量流量法的混合配比原理,在此基础上,从模拟系统的工作流程、技术要求、部件选型等对模拟系统硬件进行了详细的设计。在控制算法上,利用模糊运算对PID的控制参数进行调整的原理,设计了模糊PID控制器,并在MATLAB环境下对控制系统进行了仿真。通过对阶跃响应曲线的分析,证实系统选用的模糊PID控制算法比常规的PID控制具有更强的控制效果和稳定性。依据设计好的硬件方案对控制系统PLC程序进行设计,包括主程序、数据采集程序、模糊PID程序等,同时,设计控制系统上位机软件,实现柴油机尾气NOx模拟系统的自动化控制。针对设计好的软硬件设施搭建了基于模糊PID的柴油机尾气NOx模拟系统检测试验台,对该系统的相关性能进行了试验验证,包括对气密性、延迟输出特性等系统功能的验证,通过对不同条件下NO浓度传感器测得的数据进行分析。试验结果表明,本文设计的模拟柴油机尾气NOx模拟系统的气密性良好,系统延时性在大约在130s左右,配气时的不确定度低于5%,模糊PID控制效果良好,模拟气体的浓度偏差和电压偏差成线性正比关系,满足净化柴油机尾气NOx的技术要求。