[發明專利]基于模糊控制的潤滑油溫控制系統

有效

• 申請號: 201110314488.1
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102393631A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 楊升
• 申請（專利權）人: 北京中冶設備研究設計總院有限公司
• 主分類號: G05B13/00
• 分類號: G05B13/00
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所 11248
• 代理人: 周淑昌

技術領域：

本發明涉及潤滑油溫度控制技術領域，特別是涉及基于模糊控制的潤滑油溫控制系統。

背景技術：

一些大型高精度的機械設備，對潤滑油都有很高的要求，這其中不僅對潤滑油的種類、粘度、潔凈度等指標有很高的要求，而且對潤滑溫度也有極高的要求，即潤滑油溫要控制在目標值±0.5℃的范圍內甚至更高；而潤滑站內潤滑油箱容量大，通常在10噸以上，油箱內置加熱器，使油箱內潤滑油溫控制在43℃～49℃之間，且潤滑油從油箱出來后首先要經過冷卻水調節閥，然后進入蓄能器，從蓄能器出來后到被潤滑設備還有一段距離，而冷卻水調節閥在潤滑油箱出口處，潤滑油從油箱到設備，一般需要2到3分鐘左右的時間，其整個潤滑系統結構如圖1所示：TT3測溫點在冷卻水調節閥后、蓄能器前，潤滑站內部，TT4測溫點在被潤滑的機械潤滑管道入口處，在潤滑站之外。所以整個潤滑系統是一個大滯后系統，且最終供給到設備上的潤滑油受很多因素影響，如潤滑油油箱溫度波動；機械設備啟動/停止影響，其潤滑油流量會發生變化；蓄能器的液位控制其液位會發生變化，其滯后程度也會受到影響；除此之外，還受冷卻水入口溫度變化以及環境溫度變化等因素影響。

發明內容：

本發明的目的就是克服現有技術的缺點，采用模糊控制的思想，提供一種基于模糊控制的潤滑油溫控制系統，對大型高精度機械設備潤滑供油溫度進行精確控制，為所需設備提供溫度恒定的潤滑油。

本發明解決其技術問題所采用的方案是：提供一種基于模糊控制的潤滑油溫控制系統，其特征是：包括以下步驟：a、定義變量；b、模糊化；c、知識庫；d、邏輯判斷；e、解模糊化；其中a、定義變量：TT3溫度調節回路系統標準PID調節器參數P、I、D；冷卻水調節閥出口處溫度監控值TT3；被潤滑機械潤滑油入口溫度監控值TT4；TT4值用來作為PID調節器的反饋值PV；潤滑油由TT3測溫點流到TT4測溫點所需的時間T1；冷卻水調節回路PID調節器給定值SP；冷卻水調節回路PID調節器輸出LMN；PID調節器給定值SP增(減)幅值Δt；b、模糊化：在PID系統通過調節冷卻水調節閥對TT3溫度點進行溫度調節的過程中，如果調節時間不超過T1，則在整個調節過程中，控制系統不關心TT4此刻的溫度值，直到經過時間T1后在TT4測溫點已獲取到新的溫度，此時系統才將采樣到的值與TT4的目標值進行對比，對比完之后，再重新決定是否要修正PID調節器的設定值，如果TT4采樣到的溫度值在目標控制值范圍內，則PID調節器的給定值不變，系統仍舊按照之前的設定值進行調節，經過T1時間段后，再檢查TT4的溫度值，整個控制過程中，系統不關心TT3與TT4之間的溫度差值，而只是關心其變化趨勢，PID調節器的設定值與TT4的目標值也無具體的線性關系；c、知識庫：潤滑系統的潤滑油從油箱出來后，經過冷卻水調節閥后，進入蓄能罐，來對潤滑油進行打壓，之后才經過管道輸送至機械設備使用，受蓄能器罐內液位、環境溫度及機械設備運行時間等因素影響，很難找到TT3測溫點與TT4測溫點溫度變化的絕對函數關系式，而只是知道一個變化趨勢，即TT3測溫點油溫變高，經過時間T1，TT4測溫點的溫度也會變高；反之TT3測溫點油溫變低，經過時間T1，TT4測溫點的油溫也會變低；d、邏輯判斷：調節系統在經過T1時間段后，即調節后的潤滑油已經流經TT4測溫點，此時將TT4測溫點采集的溫度信號與目標值進行對比，如果TT4采集到的溫度高于目標值，也即說明TT3的溫度值較高，PID設定值應適當下調；如果TT4采集到的溫度低于目標值，也即說明TT3的溫度值較低，則PID設定值應當適當上調；模仿人類下判斷時的模糊概念，運用模糊邏輯和模糊推論法進行推論，而得到模糊控制訊號，此部分是模糊控制器的精髓所在；e、解模糊化：根據之前的邏輯判斷，如果經過一個調節周期T1后，TT4溫度高于其目標值，則將TT3溫度調節回路的PID設定值SP下調，即新的SP_n+1＝SP_n-Δt，反之，則將TT3溫度調節回路的PID設定值SP上調，即新的SP_n+1＝SP_n+Δt；將推論所得到的模糊值轉換為明確的控制訊號，作為系統的輸入值；本系統由一套PLC系統來完成，通過PLC的溫度采集模板將所需溫度值采集到PLC系統；同時通過PLC的模擬量輸出模板輸出4～20mA電流信號來控制冷卻水調節閥的開口度，具體的實現方法是：首先，確定標準PID調節器的P、I、D參數，先對TT3測溫點設定一個溫度，使用標準PID調節器對冷卻水調節閥進行控制對設定值進行調節，使其達到穩定的調節效果，至此，P、I、D參數確定完畢；在確定標準PID調節器參數的同時，注意觀察系統的滯后時間T1，即潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間，系統記下此滯后時間T1；建立模糊控制系統，對TT3測溫點設定一個初始的溫度設定值SP₁，PID調節器以該值為目標，進行調節，經過T1時間段后，對TT4測溫點的溫度進行采樣，并與目標值進行，如TT4實際值高于目標值，則控制系統將PID設定值SP₁重新賦值，即SP₂＝SP₁-Δt；如TT4實際值低于目標值，則控制系統將PID設定值SP重新賦值，即SP₂＝SP₁+Δt；PID以新的設定值為目標，進行調節，經過T1時間段后，再按照之前的方法進行判斷及控制，直到TT4測溫點達到目標控制溫度；至此，系統進入穩定狀態，但系統會一直監控TT4的溫度變化，如果TT4溫度超出其目標范圍值，則模糊控制系統會重新啟動，重新進行調節，直到系統達到新的穩態為止。