徐彩玲，季 磊，黃 俊

（1.臺州職業(yè)技術學院 機電工程學院，浙江 臺州 318000；2.浙江工業(yè)大學 機械工程學院，浙江 杭州 310014）

汽車底盤自動集中潤滑能夠通過潤滑系統完成自動加油脂，從而減少駕駛者勞動量，節(jié)約一定量的潤滑油脂。此功能對提升我國汽車底盤集中潤滑系統自動控制技術，促進集中潤滑系統裝置在高級大客車、大型貨車和類似的工程機械等多個領域的應用起到良好的作用。但是目前，國內開發(fā)的集中潤滑系統的自動化控制程度較低，往往采用人工設定加油脂的周期，其不能隨著環(huán)境溫度的變化而自動準確調整加油脂的周期，結果造成車輛行駛在溫度變化較大的環(huán)境中時，注油脂的周期還是靠盲目設定來決定，造成電機使用壽命降低，能耗浪費，更甚者有可能燒毀電機的現象。

隨著模糊控制技術在自動控制方面的深入應用，有必要研制技術先進、價格合理、系統能隨著環(huán)境溫度變化而自動調整加油脂周期的新一代產品[1]。本項目通過采用模糊控制的方法，使汽車底盤自動集中潤滑實現以上的功能，從而實現更高級智能化的控制，使油脂注加更合理，本文對此系統的模糊控制器設計進行論述。

1 點盤集中潤滑系統簡介

1.1 潤滑點分類

潤滑點的類別不同，所需油量也不同，為了滿足各點都能獲得合適的注油量，就必須對每次的注油量進行同一周期下的協調，每點單次注油量可按下式進行確定：

式中，

Ci（I=1,2,…，n)為潤滑點i 的最佳獨立注油周期；

Oi（I=1,2,…，n)為i 點的最佳注油量；

Ostd為分配器的標準排油量。

為了到達試驗目的，將汽車底盤的潤滑點分成3類，用3個溫度傳感器組成檢測系統。如：凸輪軸頸座、制動踏板軸、換檔桿、0.1 ml 的避振器；拉桿球頭銷、制動調整臂、0.2 m l 的凸輪軸尾座；主銷、0.4 ml的鋼板彈簧銷[3]。這樣基本可以協調同一周期下每次的注油量，達到節(jié)約的目的，防止過度加脂、散熱不足等問題，同時可以減少元部件，簡化結構設計，節(jié)約成本。

1.2 潤滑系統原理

底盤集中潤滑系統主要由油箱、油泵、直流電機、閥、分配器、傳感器、控制單元及其他附屬零件組成[3~4]，液壓系統圖如圖1 所示。系統工作原理為：電機收到控制器發(fā)來的啟動指令后開始工作，使齒輪泵沿壓油方向旋轉，產生真空吸入油脂。然后，把油脂壓送至各個分配器進行儲油，當最遠端外接分配器儲油結束后，整個系統封閉，壓力上升到壓力開關控制壓力值時，壓力開關關閉，同時向控制器輸出一個信號?？刂破魇盏叫盘柡笙螂姍C發(fā)送停轉指令，同時油泵停轉，卸荷閥自動開啟進行卸壓，管路上的油壓迅速下降。此時，主油道和儲油腔內的壓差推動分配器換向閥門左移關閉進油口，打開出油口，分配器出油口經分油管將油脂注入各潤滑節(jié)點，以上整個步驟即為一次完整的加脂過程。

圖1 液壓示意圖

2 模糊控制器設計

2.1 模糊控制器結構設計

圖2 為模糊控制器工作的基本原理，是將輸入的數字信號經過模糊化變成模糊量，送入含有模糊規(guī)則的模糊推理模塊，經過近似推理得出結論—模糊集合，然后被清晰化模塊變換成清晰量，再輸出到下一級被控對象。常見的模糊控制器有Mamdani 型和T—S 型，它們是兩類模糊規(guī)則不同的控制器，本系統采用T—S 型模糊控制器，本控制器為雙輸入、單輸出模型。

圖2 汽車底盤集中潤滑系統模糊控制原理框圖

首先，根據實際經驗確定溫度與周期的關系，工作溫度為-20 ℃~ +70 ℃，控制器環(huán)境溫度判斷區(qū)間為：燮10 ℃、＞10 ℃~ 25 ℃、＞25 ℃~ 35 ℃、＞35 ℃~ 45 ℃、＞45 ℃，潤滑周期在6 ~ 14 h（每2 h為一個檔次）自動調整，設定基本的潤滑周期為10 h（相應的設定溫度為30 ℃）根據溫度變化調整潤滑周期。當汽車點火之后，行駛過程中由3個溫度傳感器檢測節(jié)點溫度的信息，取溫度偏差最大的作為輸入量，然后經過模糊化后確定溫度的隸屬度，再經過模糊推理和反模糊化的合成推理，最終得到周期的控制輸出量。

2.2 模糊控制策略

系統的模糊控制器采用常用的標準形式，即輸入—輸出變量，E 取三個溫度傳感器中溫度最大的一個，采用常用的三角形隸屬度函數，輸入輸出變量模糊化設節(jié)點溫度偏差E 的基本論域為［－6，5］，偏差變化率EC 的基本論域為［－5，5］。灌溉需水量U 的基本論域為{-4，-2,0,2,4}。分別定義E、EC 和U 的模糊語言變量分為5 級：{負大，負小，零，正小，正大}，簡記為{NL，NS，ZO，PS，PL}[4]。如圖3 所示。

圖3 E、EC 和U 的隸屬度函數

根據對實際潤滑控制的經驗總結，制定相應的模糊控制規(guī)則表，如表1 所示。

表1 模糊控制規(guī)則表

為提高系統的實時響應速度，事先根據模糊控制規(guī)則表及語言變量賦值表，離線計算出模糊控制總表，如表2 所示。該表經嚴格的實踐檢驗和反復修改后存放在單片機的程序存儲器中。然后根據輸入量e 及ec 在不同工作狀態(tài)的實際變化范圍及其論域計算出量化因子Ke 和Kec，并確定輸出比例因子Ku。實際控制時，模糊控制器把系統在不同工作狀態(tài)下的輸人量e 及ec 分別乘以相應的Ke、Kec，并量化到輸入量的語言變量論域中，再根據量化的結果與模糊控制總表進行比較，通過查表程序得到所需的輸出量U，最后乘以Ku ，得到系統在不同工作狀態(tài)下的實際輸出控制量U[5]。

表2 模糊控制總表

3 結束語

本文主要通過采用圖表的方式對高智能集中潤滑模糊系統控制器進行設計，對比于精確的數學模型的方法，顯得更簡捷，但又不失準確性，主要是因為精確的數學模型對在實際應用中的未知的模型設計控制系統較合適，而在本項目中必要性不大。通過實驗驗證本控制器可根據工作溫度的變化自動調整潤滑周期，能夠對潤滑系統進行最合理的注油脂量，可大大節(jié)約潤滑油脂，使電機運行合理從而延長電機使用壽命。本控制器可根據不同型號的汽車以及潤滑經驗對查詢表進行修改，從而適應不同的工況，大大拓寬高智能集中潤滑系統的應用范圍。

[1]盛奎川.車輛底盤自動集中潤滑系統的控制方法及技術[J].農業(yè)機械學報，2005，36(8)：30-33．

[2]臧鐵鋼.新型車載底盤自動集中潤滑系統的研制[J].江蘇大學學報，2004,25(6):496-499.

[3]韓 峰.汽車底盤自動潤滑系統[J].客車技術與研究，2006，(3):45-46.

[4]石辛民，郝整清.模糊控制及其MATLAB 仿真[M].北京：清華大學出版社，2008．

[5]余 東.基于單片機的雙模糊溫度控制器設計[J].電子設計工程,2012,20(10):64-66.