CN102393631B

CN102393631B - 基于模糊控制的润滑油温控制***

Info

Publication number: CN102393631B
Application number: CN 201110314488
Authority: CN
Inventors: 杨升
Original assignee: Beijing Metallurgical Equipment Research Design Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Metallurgical Equipment Research Design Institute Co Ltd
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: CN102393631A

Abstract

提供一种基于模糊控制的润滑油温控制***，其特征是：包括以下步骤：a、定义变量；b、模糊化；c、知识库；d、逻辑判断；e、解模糊化；实现方法是：首先，确定标准PID调节器的P、I、D参数，同时，注意观察***的滞后时间，即润滑油从TT3测温点流至TT4测温点的时间，***记下此滞后时间T1；建立模糊控制***，对TT4测温点的温度进行采样，并与目标值进行比较，PID以新的设定值为目标，进行调节，经过T1时间段后，再按照之前的方法进行判断及控制，直到TT4测温点达到目标控制温度；其有益效果是：极大地提高润滑油温控制精度和***稳定性，提高***的适应性和抗外界环境干扰性，缩短了现场调试时间，为所需设备提供温度恒定的润滑油。

Description

基于模糊控制的润滑油温控制***

技术领域：

本发明涉及润滑油温度控制技术领域，特别是涉及基于模糊控制的润滑油温控制***。

背景技术：

一些大型高精度的机械设备，对润滑油都有很高的要求，这其中不仅对润滑油的种类、粘度、洁净度等指标有很高的要求，而且对润滑温度也有极高的要求，即润滑油温要控制在目标值±0.5℃的范围内甚至更高；而润滑站内润滑油箱容量大，通常在10吨以上，油箱内置加热器，使油箱内润滑油温控制在43℃~49℃之间，且润滑油从油箱出来后首先要经过冷却水调节阀，然后进入蓄能器，从蓄能器出来后到被润滑设备还有一段距离，而冷却水调节阀在润滑油箱出口处，润滑油从油箱到设备，一般需要2到3分钟左右的时间，其整个润滑***结构如图1所示：TT3测温点在冷却水调节阀后、蓄能器前，润滑站内部，TT4测温点在被润滑的机械润滑管道入口处，在润滑站之外。所以整个润滑***是一个大滞后***，且最终供给到设备上的润滑油受很多因素影响，如润滑油油箱温度波动；机械设备启动/停止影响，其润滑油流量会发生变化；蓄能器的液位控制其液位会发生变化，其滞后程度也会受到影响；除此之外，还受冷却水入口温度变化以及环境温度变化等因素影响。

发明内容：

本发明的目的就是克服现有技术的缺点，采用模糊控制的思想，提供一种基于模糊控制的润滑油温控制***，对大型高精度机械设备润滑供油温度进行精确控制，为所需设备提供温度恒定的润滑油。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：提供一种基于模糊控制的润滑油温控制***，其特征是：包括以下步骤：a、定义变量；b、模糊化；ｃ、知识库；ｄ、逻辑判断；ｅ、解模糊化；其中a、定义变量：TT3温度调节回路***标准PID调节器参数P、I、D；冷却水调节阀出口处温度监控值TT3；被润滑机械润滑油入口温度监控值TT4；TT4值用来作为PID调节器的反馈值PV；润滑油由TT3测温点流到TT4测温点所需的时间T1；冷却水调节回路PID调节器给定值SP；冷却水调节回路PID调节器输出LMN；PID调节器给定值SP增（减）幅值Δt；ｂ、模糊化：在PID***通过调节冷却水调节阀对TT3温度点进行温度调节的过程中，如果调节时间不超过T1，则在整个调节过程中，控制***不关心TT4此刻的温度值，直到经过时间T1后在TT4测温点已获取到新的温度，此时***才将采样到的值与TT4的目标值进行对比，对比完之后，再重新决定是否要修正PID调节器的设定值，如果TT4采样到的温度值在目标控制值范围内，则PID调节器的给定值不变，***仍旧按照之前的设定值进行调节，经过T1时间段后，再检查TT4的温度值，整个控制过程中，***不关心TT3与TT4之间的温度差值，而只是关心其变化趋势，PID调节器的设定值与TT4的目标值也无具体的线性关系；ｃ、知识库：润滑***的润滑油从油箱出来后，经过冷却水调节阀后，进入蓄能罐，来对润滑油进行打压，之后才经过管道输送至机械设备使用，受蓄能器罐内液位、环境温度及机械设备运行时间等因素影响，很难找到TT3测温点与TT4测温点温度变化的绝对函数关系式，而只是知道一个变化趋势，即TT3测温点油温变高，经过时间T1，TT4测温点的温度也会变高；反之TT3测温点油温变低，经过时间T1，TT4测温点的油温也会变低；ｄ、逻辑判断：调节***在经过T1时间段后，即调节后的润滑油已经流经TT4测温点，此时将TT4测温点采集的温度信号与目标值进行对比，如果TT4采集到的温度高于目标值，也即说明TT3的温度值较高，PID设定值应适当下调；如果TT4采集到的温度低于目标值，也即说明TT3的温度值较低，则PID设定值应当适当上调；模仿人类下判断时的模糊概念，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号，此部分是模糊控制器的精髓所在；ｅ、解模糊化：根据之前的逻辑判断，如果经过一个调节周期T1后，TT4温度高于其目标值，则将TT3温度调节回路的PID设定值SP下调，即新的SP_n+1=SP_n-Δt，反之，则将TT3温度调节回路的PID设定值SP上调，即新的SP_n+1=SP_n+Δt；将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为***的输入值；本***由一套PLC***来完成，通过PLC的温度采集模板将所需温度值采集到PLC***；同时通过PLC的模拟量输出模板输出4～20mA电流信号来控制冷却水调节阀的开口度，具体的实现方法是：首先，确定标准PID调节器的P、I、D参数，先对TT3测温点设定一个温度，使用标准PID调节器对冷却水调节阀进行控制对设定值进行调节，使其达到稳定的调节效果，至此，P、I、D参数确定完毕；在确定标准PID调节器参数的同时，注意观察***的滞后时间T1，即润滑油从TT3测温点流至TT4测温点的时间，***记下此滞后时间T1；建立模糊控制***，对TT3测温点设定一个初始的温度设定值SP₁，PID调节器以该值为目标，进行调节，经过T1时间段后，对TT4测温点的温度进行采样，并与目标值进行，如TT4实际值高于目标值，则控制***将PID设定值SP₁重新赋值，即SP₂=SP₁-Δt；如TT4实际值低于目标值，则控制***将PID设定值SP重新赋值，即SP₂=SP₁+Δt；PID以新的设定值为目标，进行调节，经过T1时间段后，再按照之前的方法进行判断及控制，直到TT4测温点达到目标控制温度；至此，***进入稳定状态，但***会一直监控TT4的温度变化，如果TT4温度超出其目标范围值，则模糊控制***会重新启动，重新进行调节，直到***达到新的稳态为止。

本发明的有益效果是：采用本发明设计的润滑油温控制***，将原本复杂的、易受外界变化因素影响的、难以用数学函数关系或表达式说明的温度变化关系采用模糊控制的思想来处理，从而摆脱了润滑***稳定性差，且易受其它条件干扰的缺点；本发明的***能极大地提高润滑油温控制精度和***稳定性，并极大地提高***的适应性和抗外界环境干扰性，大大地缩短了现场调试时间，为所需设备提供温度恒定的润滑油。

附图说明：

图1是现有技术中的润滑***结构示意图；

图2是本发明实施例“基于模糊控制的润滑油温控制***”框图；

附图1中：1.净油机供油；2.加热器；3.净油机回油；4.油箱；5.回油压力变送器；6.主回油口；7.油温变送器；8.液位计；9.被润滑机械设备；10.供油压力变送器；11.温度变送器TT4；12.供油压力调节阀；13.连接到润滑站外的管道；14.液位开关；15.蓄能罐；16.蓄能器压力；17.压缩空气入口；18.温度变送器TT3；19.冷却水入口；20.冷却水出口；21.冷却水调节阀；22.供油过滤器堵塞检测；23.3#主泵；24.2#主泵；25.1#主泵；26.3号吸油阀；27.2号吸油阀；28.1吸油阀；29.主进油口。

附图2中：PID调节器是比例-积分-微分调节器的简称，其中P是比例，I是积分，D是微分，是一个数学的算法；PV：PID的反馈值（也称过程变量），是Process value的简写；SP：PID的给定值，是Set point的简写；LMN：是PID调节器输出值，LMN是西门子PLC中PID调节器输出的简称；TT4：是被润滑机械润滑油入口温度监控值；TT3：冷却水调节阀出口处温度监控值；T1：润滑油从TT3测温点流至TT4测温点的时间；Δt：PID调节器给定值SP增（减）幅值Δt；SP_n+1是下次PID的给定值；SP_n是本次PID的给定值。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明实施例“基于模糊控制的润滑油温控制***”作进一步详细说明：图1是现有技术中润滑***结构示意图，主要由油箱4，及净油机供油1；加热器2；净油机回油3；回油压力变送器5；主回油口6；油温变送器7；液位计8；被润滑机械设备9；供油压力变送器10；温度变送器TT411；供油压力调节阀12；连接到润滑站外的管道13；液位开关14；蓄能罐15；蓄能器压力16；压缩空气入口17；温度变送器TT318；冷却水入口19；冷却水出口20；冷却水调节阀21；供油过滤器堵塞检测22；3#主泵23；2#主泵24；1#主泵25；3号吸油阀26；2号吸油阀27；1号吸油阀28；主进油口29组成；本发明的“基于模糊控制的润滑油温控制***”实施例是在现有润滑油的润滑***结构基础上由一套PLC***来完成的油温控制***，如图2所示：通过PLC的温度采集模板将所需温度值采集到PLC***；同时通过PLC的模拟量输出模板输出4～20mA电流信号来控制冷却水调节阀的开口度来实现的。本发明包括以下步骤：a、定义变量；b、模糊化；ｃ、知识库；ｄ、逻辑判断；ｅ、解模糊化；其具体做法是：首先，确定标准PID调节器的P、I、D参数。先对TT3测温点设定一个温度，使用标准PID调节器对冷却水调节阀进行控制对设定值进行调节，使其达到稳定的调节效果，至此，P、I、D参数确定完毕。在确定标准PID调节器参数的同时，注意观察***的滞后时间，即润滑油从TT3测温点流至TT4测温点的时间，***记下此滞后时间T1。建立模糊控制***，对TT3测温点设定一个初始的温度设定值SP₁，PID调节器以该值为目标，进行调节，经过T1时间段后，对TT4测温点的温度进行采样，并与目标值进行，如TT4实际值高于目标值，则控制***将PID设定值SP₁重新赋值，即SP₂=SP₁-Δt；如TT4实际值低于目标值，则控制***将PID设定值SP重新赋值，即SP₂=SP₁+Δt；PID以新的设定值为目标，进行调节，经过T1时间段后，再按照之前的方法进行判断及控制，直到TT4测温点达到目标控制温度。至此，***进入稳定状态，但***会一直监控TT4的温度变化，如果TT4温度超出其目标范围值，则模糊控制***会重新启动，重新进行调节，直到***达到新的稳态为止。

Claims

1.一种基于模糊控制的润滑油温控制***，主要由油箱（4）、净油机供油（1）、加热器（2）、净油机回油（3）、回油压力变送器（5）、主回油口（6）、油温变送器（7）、液位计（8）、被润滑机械设备（9）、供油压力变送器（10）、第二温度变送器（11）、供油压力调节阀（12）、连接到润滑站外的管道（13）、液位开关（14）、蓄能罐（15）、蓄能器压力（16）、压缩空气入口（17）、第一温度变送器（18）、冷却水入口（19）、冷却水出口（20）、冷却水调节阀（21）、供油过滤器堵塞检测（22）、3#主泵（23）、2#主泵（24）、1#主泵（25）、3号吸油阀（26）、2号吸油阀（27）、1号吸油阀（28）、主进油口（29）组成；其特征是：在现有润滑油的润滑***结构基础上增加一套带有温度采集模板和模拟量输出模板并用来完成油温控制的PLC***；模糊控制的润滑油温控制***使用的方法的特征是：包括以下步骤：a、定义变量；b、模糊化；ｃ、知识库；ｄ、逻辑判断；ｅ、解模糊化；其中a、定义变量：TT3温度调节回路***标准PID调节器参数P、I、D；冷却水调节阀出口处温度监控值TT3；被润滑机械润滑油入口温度监控值TT4；TT4值用来作为PID调节器的反馈值PV；润滑油由TT3测温点流到TT4测温点所需的时间T1；冷却水调节回路PID调节器给定值SP；冷却水调节回路PID调节器输出LMN；PID调节器给定值SP增或减幅值Δt；ｂ、模糊化：在PID***通过调节冷却水调节阀对TT3温度点进行温度调节的过程中，如果调节时间不超过T1，则在整个调节过程中，控制***不关心TT4此刻的温度值，直到经过时间T1后在TT4测温点已获取到新的温度，此时***才将采样到的值与TT4的目标值进行对比，对比完之后，再重新决定是否要修正PID调节器的设定值，如果TT4采样到的温度值在目标控制值范围内，则PID调节器的给定值不变，***仍旧按照之前的设定值进行调节，经过T1时间段后，再检查TT4的温度值，整个控制过程中，***不关心TT3与TT4之间的温度差值，而只是关心其变化趋势，PID调节器的设定值与TT4的目标值也无具体的线性关系；ｃ、知识库：润滑***的润滑油从油箱出来后，经过冷却水调节阀后，进入蓄能罐，来对润滑油进行打压，之后才经过管道输送至机械设备使用，受蓄能器罐内液位、环境温度及机械设备运行时间因素影响，很难找到TT3测温点与TT4测温点温度变化的绝对函数关系式，而只是知道一个变化趋势，即TT3测温点油温变高，经过时间T1，TT4测温点的温度也会变高；反之TT3测温点油温变低，经过时间T1，TT4测温点的油温也会变低；ｄ、逻辑判断：调节***在经过T1时间段后，即调节后的润滑油已经流经TT4测温点，此时将TT4测温点采集的温度信号与目标值进行对比，如果TT4采集到的温度高于目标值，也即说明TT3的温度值较高，PID设定值应适当下调；如果TT4采集到的温度低于目标值，也即说明TT3的温度值较低，则PID设定值应当适当上调；模仿人类下判断时的模糊概念，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号，此部分是模糊控制器的精髓所在；ｅ、解模糊化：根据之前的逻辑判断，如果经过一个调节周期T1后，TT4温度高于其目标值，则将TT3温度调节回路的PID设定值SP下调，即新的SP_n+1=SP_n-Δt，反之，则将TT3温度调节回路的PID设定值SP上调，即新的SP_n+1=SP_n+Δt；将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为***的输入值；本***由一套PLC***来完成，通过PLC的温度采集模板将所需温度值采集到PLC***；同时通过PLC的模拟量输出模板输出4～20mA电流信号来控制冷却水调节阀的开口度，具体的实现方法是：首先，确定标准PID调节器的P、I、D参数，先对TT3测温点设定一个温度，使用标准PID调节器对冷却水调节阀进行控制对设定值进行调节，使其达到稳定的调节效果，至此，P、I、D参数确定完毕；在确定标准PID调节器参数的同时，注意观察***的滞后时间，即润滑油从TT3测温点流至TT4测温点的时间，***记下此滞后时间T1；建立模糊控制***，对TT3测温点设定一个初始的温度设定值SP₁，PID调节器以该值为目标，进行调节，经过T1时间段后，对TT4测温点的温度进行采样，并与目标值进行比较，如TT4实际值高于目标值，则控制***将PID设定值SP₁重新赋值，即SP₂=SP₁-Δt；如TT4实际值低于目标值，则控制***将PID设定值SP重新赋值，即SP₂=SP₁+Δt；PID以新的设定值为目标，进行调节，经过T1时间段后，再按照之前的方法进行判断及控制，直到TT4测温点达到目标控制温度；至此，***进入稳定状态，但***会一直监控TT4的温度变化，如果TT4温度超出其目标范围值，则模糊控制***会重新启动，重新进行调节，直到***达到新的稳态为止。