專利名稱：基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤滑油溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些大型高精度的機(jī)械設(shè)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(biāo)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(biāo)值士0. 5°C的范圍內(nèi)甚至更高；而潤滑站內(nèi)潤滑油箱容量大，通常在10噸以上， 油箱內(nèi)置加熱器，使油箱內(nèi)潤滑油溫控制在43°C 49°C之間，且潤滑油從油箱出來后首先要經(jīng)過冷卻水調(diào)節(jié)閥，然后進(jìn)入蓄能器，從蓄能器出來后到被潤滑設(shè)備還有一段距離，而冷卻水調(diào)節(jié)閥在潤滑油箱出口處，潤滑油從油箱到設(shè)備，一般需要2到3分鐘左右的時間，其整個潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示TT3測溫點在冷卻水調(diào)節(jié)閥后、蓄能器前，潤滑站內(nèi)部，ΤΤ4 測溫點在被潤滑的機(jī)械潤滑管道入口處，在潤滑站之外。所以整個潤滑系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，且最終供給到設(shè)備上的潤滑油受很多因素影響，如潤滑油油箱溫度波動；機(jī)械設(shè)備啟動/停止影響，其潤滑油流量會發(fā)生變化；蓄能器的液位控制其液位會發(fā)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(huán)境溫度變化等因素影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)，對大型高精度機(jī)械設(shè)備潤滑供油溫度進(jìn)行精確控制，為所需設(shè)備提供溫度恒定的潤滑油。本發(fā)明解決其技術(shù)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(tǒng)，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(diào)節(jié)回路系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)P、I、D ；冷卻水調(diào)節(jié)閥出口處溫度監(jiān)控值TT3 ；被潤滑機(jī)械潤滑油入口溫度監(jiān)控值TT4 ；TT4值用來作為PID調(diào)節(jié)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Tl ；冷卻水調(diào)節(jié)回路PID調(diào)節(jié)器給定值SP ；冷卻水調(diào)節(jié)回路PID調(diào)節(jié)器輸出LMN ；PID調(diào)節(jié)器給定值SP增(減)幅值 At ;b、模糊化在PID系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)節(jié)閥對TT3溫度點進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的過程中， 如果調(diào)節(jié)時間不超過Tl，則在整個調(diào)節(jié)過程中，控制系統(tǒng)不關(guān)心TT4此刻的溫度值，直到經(jīng)過時間Tl后在TT4測溫點已獲取到新的溫度，此時系統(tǒng)才將采樣到的值與TT4的目標(biāo)值進(jìn)行對比，對比完之后，再重新決定是否要修正PID調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，如果TT4采樣到的溫度值在目標(biāo)控制值范圍內(nèi)，則PID調(diào)節(jié)器的給定值不變，系統(tǒng)仍舊按照之前的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，再檢查TT4的溫度值，整個控制過程中，系統(tǒng)不關(guān)心TT3與TT4之間的溫度差值，而只是關(guān)心其變化趨勢，PID調(diào)節(jié)器的設(shè)定值與TT4的目標(biāo)值也無具體的線性關(guān)系；C、知識庫潤滑系統(tǒng)的潤滑油從油箱出來后，經(jīng)過冷卻水調(diào)節(jié)閥后，進(jìn)入蓄能罐，來對潤滑油進(jìn)行打壓，之后才經(jīng)過管道輸送至機(jī)械設(shè)備使用，受蓄能器罐內(nèi)液位、環(huán)境溫度及機(jī)械設(shè)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(shù)關(guān)系式，而只是知道一個變化趨勢，即TT3測溫點油溫變高，經(jīng)過時間T1，TT4測溫點的溫度也會變高；反之ΤΤ3測溫點油溫變低，經(jīng)過時間Τ1，ΤΤ4測溫點的油溫也會變低；d、邏輯判斷調(diào)節(jié)系統(tǒng)在經(jīng)過Tl時間段后，即調(diào)節(jié)后的潤滑油已經(jīng)流經(jīng)TT4測溫點，此時將TT4測溫點采集的溫度信號與目標(biāo)值進(jìn)行對比，如果TT4采集到的溫度高于目標(biāo)值，也即說明TT3的溫度值較高，PID設(shè)定值應(yīng)適當(dāng)下調(diào)；如果TT4采集到的溫度低于目標(biāo)值，也即說明TT3的溫度值較低，則PID設(shè)定值應(yīng)當(dāng)適當(dāng)上調(diào)；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(jìn)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(jù)之前的邏輯判斷，如果經(jīng)過一個調(diào)節(jié)周期Tl后，TT4溫度高于其目標(biāo)值，則將TT3溫度調(diào)節(jié)回路的PID設(shè)定值SP下調(diào)，即新的SPn+1 = SPn- Δ t，反之，則將TT3溫度調(diào)節(jié)回路的PID 設(shè)定值SP上調(diào)，即新的SPn+1 = SPn+ Δ t ；將推論所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號，作為系統(tǒng)的輸入值；本系統(tǒng)由一套PLC系統(tǒng)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(tǒng)；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(diào)節(jié)閥的開口度，具體的實現(xiàn)方法是首先，確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器的P、I、D參數(shù)，先對TT3測溫點設(shè)定一個溫度，使用標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器對冷卻水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制對設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效果，至此，P、I、D參數(shù)確定完畢；在確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的同時，注意觀察系統(tǒng)的滯后時間Tl，即潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間，系統(tǒng)記下此滯后時間 Tl ；建立模糊控制系統(tǒng)，對TT3測溫點設(shè)定一個初始的溫度設(shè)定值SP1, PID調(diào)節(jié)器以該值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，對TT4測溫點的溫度進(jìn)行采樣，并與目標(biāo)值進(jìn)行，如TT4 實際值高于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值SP1重新賦值，即SP2 = SP1-At ；如TT4實際值低于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值SP重新賦值，即SP2 = SP1+ Δ t ；PID以新的設(shè)定值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，再按照之前的方法進(jìn)行判斷及控制，直到TT4測溫點達(dá)到目標(biāo)控制溫度；至此，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但系統(tǒng)會一直監(jiān)控TT4的溫度變化，如果TT4 溫度超出其目標(biāo)范圍值，則模糊控制系統(tǒng)會重新啟動，重新進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)為止。本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明設(shè)計的潤滑油溫控制系統(tǒng)，將原本復(fù)雜的、易受外界變化因素影響的、難以用數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系或表達(dá)式說明的溫度變化關(guān)系采用模糊控制的思想來處理，從而擺脫了潤滑系統(tǒng)穩(wěn)定性差，且易受其它條件干擾的缺點；本發(fā)明的系統(tǒng)能極大地提高潤滑油溫控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，并極大地提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和抗外界環(huán)境干擾性，大大地縮短了現(xiàn)場調(diào)試時間，為所需設(shè)備提供溫度恒定的潤滑油。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例“基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)”框圖；附圖1中1.凈油機(jī)供油；2.加熱器；3.凈油機(jī)回油；4.油箱；5.回油壓力變送器；6.主回油口 ；7.油溫變送器；8.液位計；9.被潤滑機(jī)械設(shè)備；10.供油壓力變送器； 11.溫度變送器TT4;12.供油壓力調(diào)節(jié)閥；13.連接到潤滑站外的管道；14.液位開關(guān)； 15.蓄能罐；16.蓄能器壓力；17.壓縮空氣入口 ；18.溫度變送器ΤΤ3;19.冷卻水入口 ； 20.冷卻水出口 ；21.冷卻水調(diào)節(jié)閥；22.供油過濾器堵塞檢測；23. 3#主泵；24. 2#主泵；25. 1#主泵；26. 3號吸油閥；27. 2號吸油閥；28. 1吸油閥；29.主進(jìn)油口。附圖2中PID調(diào)節(jié)器是比例-積分-微分調(diào)節(jié)器的簡稱，其中P是比例，I是積分，D是微分，是一個數(shù)學(xué)的算法；PV =PID的反饋值(也稱過程變量)，是!Process value的簡寫；SP :PID的給定值，是kt point的簡寫；LMN:是PID調(diào)節(jié)器輸出值，LMN是西門子PLC 中PID調(diào)節(jié)器輸出的簡稱；TT4 是被潤滑機(jī)械潤滑油入口溫度監(jiān)控值；TT3 冷卻水調(diào)節(jié)閥出口處溫度監(jiān)控值；Tl 潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間；Δ t =PID調(diào)節(jié)器給定值SP增(減)幅值Δ t ；SPn+1是下次PID的給定值；SPn是本次PID的給定值。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例“基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)”作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，主要由油箱4，及凈油機(jī)供油1 ；加熱器2 ； 凈油機(jī)回油3 ；回油壓力變送器5 ；主回油口 6 ；油溫變送器7 ；液位計8 ；被潤滑機(jī)械設(shè)備9 ； 供油壓力變送器10 ；溫度變送器TT4 11 ；供油壓力調(diào)節(jié)閥12 ；連接到潤滑站外的管道13 ； 液位開關(guān)14 ；蓄能罐15 ；蓄能器壓力16 ；壓縮空氣入口 17 ；溫度變送器TT3 18 ；冷卻水入口 19 ；冷卻水出口 20 ；冷卻水調(diào)節(jié)閥21 ；供油過濾器堵塞檢測22 ；3#主泵23 ；2#主泵M ； 1#主泵25 ；3號吸油閥沈；2號吸油閥27 ； 1號吸油閥觀；主進(jìn)油口四組成；本發(fā)明的“基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)”實施例是在現(xiàn)有潤滑油的潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上由一套PLC 系統(tǒng)來完成的油溫控制系統(tǒng)，如圖2所示通過PLC的溫度采集模板將所需溫度值采集到 PLC系統(tǒng)；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(diào)節(jié)閥的開口度來實現(xiàn)的。本發(fā)明包括以下步驟a、定義變量；b、模糊化；C、知識庫；d、邏輯判斷；e、 解模糊化；其具體做法是首先，確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器的P、I、D參數(shù)。先對TT3測溫點設(shè)定一個溫度，使用標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器對冷卻水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制對設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效果，至此，P、I、D參數(shù)確定完畢。在確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的同時，注意觀察系統(tǒng)的滯后時間，即潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間，系統(tǒng)記下此滯后時間Tl。 建立模糊控制系統(tǒng)，對TT3測溫點設(shè)定一個初始的溫度設(shè)定值SP1, PID調(diào)節(jié)器以該值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，對TT4測溫點的溫度進(jìn)行采樣，并與目標(biāo)值進(jìn)行，如TT4實際值高于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值SP1重新賦值，即SP2 = SP1-At ；如TT4實際值低于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值SP重新賦值，即SP2 = SP1+ Δ t ；PID以新的設(shè)定值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，再按照之前的方法進(jìn)行判斷及控制，直到TT4測溫點達(dá)到目標(biāo)控制溫度。至此，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但系統(tǒng)會一直監(jiān)控TT4的溫度變化，如果TT4 溫度超出其目標(biāo)范圍值，則模糊控制系統(tǒng)會重新啟動，重新進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)為止。
權(quán)利要求
1.提供一種基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)，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(diào)節(jié)回路系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)P、I、D ；冷卻水調(diào)節(jié)閥出口處溫度監(jiān)控值TT3 ；被潤滑機(jī)械潤滑油入口溫度監(jiān)控值TT4 ；TT4值用來作為PID調(diào)節(jié)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Tl ；冷卻水調(diào)節(jié)回路PID調(diào)節(jié)器給定值SP ；冷卻水調(diào)節(jié)回路PID調(diào)節(jié)器輸出LMN ；PID調(diào)節(jié)器給定值SP增(減)幅值A(chǔ)t ;b、模糊化在PID系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷卻水調(diào)節(jié)閥對TT3溫度點進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的過程中，如果調(diào)節(jié)時間不超過Tl，則在整個調(diào)節(jié)過程中， 控制系統(tǒng)不關(guān)心TT4此刻的溫度值，直到經(jīng)過時間Tl后在TT4測溫點已獲取到新的溫度， 此時系統(tǒng)才將采樣到的值與TT4的目標(biāo)值進(jìn)行對比，對比完之后，再重新決定是否要修正 PID調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，如果TT4采樣到的溫度值在目標(biāo)控制值范圍內(nèi)，則PID調(diào)節(jié)器的給定值不變，系統(tǒng)仍舊按照之前的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，再檢查TT4的溫度值，整個控制過程中，系統(tǒng)不關(guān)心TT3與TT4之間的溫度差值，而只是關(guān)心其變化趨勢，PID調(diào)節(jié)器的設(shè)定值與TT4的目標(biāo)值也無具體的線性關(guān)系；C、知識庫潤滑系統(tǒng)的潤滑油從油箱出來后，經(jīng)過冷卻水調(diào)節(jié)閥后，進(jìn)入蓄能罐，來對潤滑油進(jìn)行打壓，之后才經(jīng)過管道輸送至機(jī)械設(shè)備使用，受蓄能器罐內(nèi)液位、環(huán)境溫度及機(jī)械設(shè)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(shù)關(guān)系式，而只是知道一個變化趨勢，即TT3測溫點油溫變高，經(jīng)過時間Tl，TT4測溫點的溫度也會變高；反之TT3測溫點油溫變低，經(jīng)過時間Tl， TT4測溫點的油溫也會變低；d、邏輯判斷調(diào)節(jié)系統(tǒng)在經(jīng)過Tl時間段后，即調(diào)節(jié)后的潤滑油已經(jīng)流經(jīng)TT4測溫點，此時將TT4測溫點采集的溫度信號與目標(biāo)值進(jìn)行對比，如果TT4采集到的溫度高于目標(biāo)值，也即說明TT3的溫度值較高，PID設(shè)定值應(yīng)適當(dāng)下調(diào)；如果TT4采集到的溫度低于目標(biāo)值，也即說明TT3的溫度值較低，則PID設(shè)定值應(yīng)當(dāng)適當(dāng)上調(diào)；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(jìn)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(jù)之前的邏輯判斷，如果經(jīng)過一個調(diào)節(jié)周期Tl 后，TT4溫度高于其目標(biāo)值，則將TT3溫度調(diào)節(jié)回路的PID設(shè)定值SP下調(diào)，即新的SPn+1 = SPn- Δ t，反之，則將TT3溫度調(diào)節(jié)回路的PID設(shè)定值SP上調(diào)，即新的SPn+1 = SPn+ Δ t ；將推論所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號，作為系統(tǒng)的輸入值；本系統(tǒng)由一套PLC系統(tǒng)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(tǒng)；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(diào)節(jié)閥的開口度，具體的實現(xiàn)方法是首先，確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器的P、I、D參數(shù)，先對TT3測溫點設(shè)定一個溫度，使用標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器對冷卻水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制對設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其達(dá)到穩(wěn)定的調(diào)節(jié)效果，至此，P、I、D參數(shù)確定完畢；在確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的同時，注意觀察系統(tǒng)的滯后時間，即潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間，系統(tǒng)記下此滯后時間Tl ；建立模糊控制系統(tǒng)，對TT3測溫點設(shè)定一個初始的溫度設(shè)定值SP1, PID調(diào)節(jié)器以該值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，對TT4 測溫點的溫度進(jìn)行采樣，并與目標(biāo)值進(jìn)行，如TT4實際值高于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值SP1重新賦值，即SP2 = SP「Δ t ；如TT4實際值低于目標(biāo)值，則控制系統(tǒng)將PID設(shè)定值 SP重新賦值，即SP2 = SP^At5PID以新的設(shè)定值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過Tl時間段后，再按照之前的方法進(jìn)行判斷及控制，直到TT4測溫點達(dá)到目標(biāo)控制溫度；至此，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但系統(tǒng)會一直監(jiān)控TT4的溫度變化，如果TT4溫度超出其目標(biāo)范圍值，則模糊控制系統(tǒng)會重新啟動，重新進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)為止。
全文摘要
提供一種基于模糊控制的潤滑油溫控制系統(tǒng)，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；實現(xiàn)方法是首先，確定標(biāo)準(zhǔn)PID調(diào)節(jié)器的P、I、D參數(shù)，同時，注意觀察系統(tǒng)的滯后時間，即潤滑油從TT3測溫點流至TT4測溫點的時間，系統(tǒng)記下此滯后時間T1；建立模糊控制系統(tǒng)，對TT4測溫點的溫度進(jìn)行采樣，并與目標(biāo)值進(jìn)行比較，PID以新的設(shè)定值為目標(biāo)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過T1時間段后，再按照之前的方法進(jìn)行判斷及控制，直到TT4測溫點達(dá)到目標(biāo)控制溫度；其有益效果是極大地提高潤滑油溫控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和抗外界環(huán)境干擾性，縮短了現(xiàn)場調(diào)試時間，為所需設(shè)備提供溫度恒定的潤滑油。
文檔編號G05B13/00GK102393631SQ201110314488
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者楊升 申請人:北京中冶設(shè)備研究設(shè)計總院有限公司