[發明專利]一種火車輪軌曲線運動智能潤滑控制系統

在審

• 申請號: 201710894445.2
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107544345A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 路向陽;徐京雷;郭艷清;劉寧;王鳳歌;郭強;但永平;韓建勛;李恒毅;翟雨蒙
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 孫詩雨,栗改

1.一種火車輪軌曲線運動智能潤滑控制系統，其特征在于，包括主控系統、顯示系統、電源子系統、潤滑系統、大容量存儲系統、數據采集系統、數據傳輸系統和數據存儲系統，主控系統包括MCU控制器、存儲器、按鍵和電源，存儲器、按鍵、電源、顯示系統、電源子系統、潤滑系統、大容量存儲系統、數據采集系統均與MCU控制器相連接，大容量存儲系統與數據傳輸系統相連接，數據傳輸系統與數據存儲系統相連接；

所述數據采集系統包括陀螺儀、速度傳感器、加速度傳感器和GPS定位模塊，陀螺儀、速度傳感器、加速度傳感器和GPS定位模塊均與MCU控制器相連接；所述數據采集系統對火車輪軌運動狀態信息進行采集，包括角度、速度、加速度和位置進行測量并定位，判斷火車運行狀態，拐彎處的距離；

所述數據傳輸系統包括打包模塊和GPRS通信模塊，數據存儲系統包括數據服務器，大容量存儲系統與打包模塊相連接，打包模塊與GPRS通信模塊相連接，GPRS通信模塊與數據服務器相連接，數據服務器通過互聯網與云平臺相連接；

所述潤滑系統包括打油控制器和打油電機，MCU控制器與打油控制器相連接，打油控制器與打油電機相連接；所述打油控制器采用模糊控制算法控制打油量的大小；

所述模糊控制算法為：若當前打油量大于基本打油量，則降低打油時間，差值越大，時間越短；若當前打油量低于基本打油量，則打油時間增加，差值越大，時間越長；若當前打油量和基本量相差很小，則保持打油固定時間后結束；

選擇打油量偏差e，即基本打油量和當前打油量的差值作為觀察量，選取電機運行打油時間u（t）為控制量，將打油量偏差e劃分為5個模糊集，負大NB、負小NS、零ZO、正小PS、正大PB，打油量偏差e為負表示當前打油量少于基本打油量，打油量偏差e為正表示當前打油量大于基本打油量；

設定打油量偏差e的取值范圍為[-3，3]，隸屬度函數如下：

同樣，將控制量u劃分為5個模糊集，負大NB、負小NS、零ZO、正小PS、正大PB，控制量u為負表示增大打油電機的時間，控制量u為正表示減小打油的時間，控制量u的取值范圍為[-3，3]；

根據模糊規則，推導出系統模糊器的輸出，上述25個模糊子集分為5類，分別用A、B、C、D、E表示，當前時間的實際值經模糊化后輸出為，，，；

其工作方法為：步驟一：電源上電，主控系統、顯示系統、電源子系統、潤滑系統、大容量存儲系統、數據采集系統、數據傳輸系統和數據存儲系統初始化；

步驟二：數據采集系統將測量的火車的速度、加速度和位置傳送至MCU控制器，MCU控制器根據GPS定位模塊確定火車的位置，通過預存的軌道彎曲處信息計算距離最近的軌道彎曲處的距離，判斷是否到達潤滑點，利用模糊控制算法計算潤滑油量；

步驟三：當陀螺儀檢測到轉彎時，MCU控制器通過潤滑系統的打油控制器啟動打油電機進行潤滑，并將潤滑結果傳送至MCU控制器，MCU控制器將潤滑結果反饋至顯示系統進行顯示；

步驟四：火車運行產生的數據暫時存儲于大容量存儲系統的存儲空間，然后利用數據傳輸系統的GPRS通信模塊將需要的數據通過打包模塊打包后上傳至數據存儲系統；

步驟五：數據服務器將火車輪軌曲線運動過程中潤滑結果、火車輪軌曲線運動角度、速度、加速度和地理位置信息進行保存，并初步處理，分析火車運行狀況；

步驟六：MCU控制器循環步驟二、三、四繼續進行潤滑點的檢測。

2.根據權利要求1所述的火車輪軌曲線運動智能潤滑控制系統，其特征在于，所述顯示系統包括接口轉換裝置、顯示驅動電路和顯示屏，MCU控制器與接口轉換裝置相連接，接口轉換裝置與顯示驅動電路相連接，顯示驅動電路與顯示屏相連接；所述顯示屏用于分類顯示火車當前運行狀態信息，包括速度、加速度、當前室內外溫度、平衡度、距離打油時間、電池使用狀態和使用情況、打油控制器狀態、油箱液位信息和輪軌潤滑信息。

3.根據權利要求1所述的火車輪軌曲線運動智能潤滑控制系統，其特征在于，所述大容量存儲系統為在電路板上設計的flash大容量存儲模塊，大容量存儲系統將火車運行的信息暫時存儲于本地存儲空間中，待GPRS通信模塊聯通后再利用無線數據傳輸將信息傳遞到數據服務器。

4.根據權利要求1所述的火車輪軌曲線運動智能潤滑控制系統，其特征在于，所述電源子系統包括電源控制器、充電模塊和電池，電源控制器和電池均與MCU控制器相連接，電源控制器與充電模塊相連接，充電模塊與電池相連接；所述電池為整個系統提供能量。