柴油机曲柄箱温度控制方法技术

本发明专利技术公开了一种柴油机曲柄箱温度控制方法，包括：1)将检测到的轴承和飞溅油的温度与给定值进行比较；2)将粒子群中粒子的位置、速度、学习因子及最大迭代次数进行初始化；3)将粒子群中的粒子位置依次赋值给k

【技术实现步骤摘要】
柴油机曲柄箱温度控制方法


[0001]本专利技术涉及一种柴油机曲柄箱温度控制方法，属于测控


技术介绍

[0002]船用柴油机是船舶运行的动力，柴油机的正常运行尤为关键。柴油机内部运动部件或者润滑冷却系统出现故障都会造成曲柄箱内温度迅速上升，从而导致曲柄箱内飞溅油遇高温成油雾。油雾浓度过高就会导致柴油机曲柄箱发生爆炸，不仅造成经济损失，重则还会造成人身伤害。柴油机主轴承若持续在高温环境下工作，会造成其严重损坏，从而影响整个柴油机的工作性能、运行寿命。因此，能够实时监测柴油机飞溅油温度及轴承温度，一旦温度高了及时对其温度进行控制尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种柴油机曲柄箱温度控制方法，实时对柴油机飞溅油温度及轴承温度的控制，提高柴油机的工作性能、延长运行寿命。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种柴油机曲柄箱温度控制方法，包括以下步骤：
[0006]1)将曲柄箱内检测到的轴承和飞溅油的温度与给定值进行比较，依据温度的偏差量启动基于粒子群算法优化的PID温度控制流程；
[0007]2)将粒子群中粒子的位置、速度、学习因子及最大迭代次数进行初始化；
[0008]3)粒子的位置矢量由PID的3个参数比例系数k
p
、积分系数k
i
、微分系数k
d
构成，维数为3，接着将粒子群中的粒子位置依次赋值给k
p
、k
i
>、k
d
，完成参数传递过程；
[0009]4)在simulink中搭建PID控制系统模型，仿真后获得该组参数所对应的性能指标，也就是粒子的适应度值；
[0010]其中粒子群优化算法中的适应度函数为：
[0011][0012]式(1)中J为适应度函数，e(t)为系统的误差绝对值，t为时间；
[0013]5)根据粒子适应度值大小来判断当前位置的优劣情况，将已设置的个体历史最佳位置(pbest)和全局历史最佳位置(gbest)分别与个体和全局的当前适应度值进行比较，以适应度值小者为优，取优者；
[0014]6)惯性权重ω用来调节种群全局探测能力与局部开发能力之间的平衡，当ω较大时代表粒子此时的全局寻优能力比较强，而局部寻优能力弱些。反之，当ω较小时粒子具有较强的局部寻优能力，全局搜索能力较弱。因此惯性权重ω采取线性递减策略，从而使算法更快速精确收敛到全局最优点。惯性权重表达式为：
[0015]ω＝ω
max
‑
(ω
max
‑
ω
min
)
×
t/t
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0016]式(2)中，ω
max
为最大惯性权重，ω
min
为最小惯性权重，t为当前迭代次数，t
max
为最
大迭代次数；
[0017]依据以下速度和位置更新公式来对新粒子的速度和位置进行更新：
[0018]v
i
(t+1)＝ωv
i
(t)+c1r1((pbest
i
(t)+gbest(t))/2
‑
x
i
(t))+c2r2((pbest
i
(t)
‑
gbest(t))/2
‑
x
i
(t))
ꢀꢀ
(3)
[0019]x
i
(t+1)＝x
i
(t)+v
i
(t+1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0020]上式(3)、(4)中t是当前迭代次数，ω为惯性权重，c1和c2是学习因子，取值为2，r1和r2是在[0,1]中的随机数，v
i
(t)为粒子i在t时刻的速度，x
i
(t)为粒子i在t时刻的位置，pbest
i
(t)为个体最优位置，gbest
i
(t)为全局最优位置；
[0021]7)将新的粒子依次赋值给PID控制的参数，仿真得到新的性能指标也就是粒子新位置的适应度值，并将其与原来的个体极值和全局极值的适应度值做比较，取优者；
[0022]8)判断是否满足迭代更新终止条件，若未满足条件则继续进行粒子群更新，若满足条件则输出全局最优位置，即PID最优参数。
[0023]本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
[0024]前述柴油机曲柄箱温度控制方法，其中，k
p
的取值范围为[50,200]，k
i
的取值范围为[5,15]，k
d
的取值范围为[0.01,3]。
[0025]前述柴油机曲柄箱温度控制方法，其中最大惯性权重ω
max
取值为0.9，最小惯性权重ω
min
取值为0.2。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术根据曲柄箱内检测到的轴承和飞溅油的温度与设定温度的偏差量采用改进粒子群算法优化PID参数的方法来控制三通阀电机运行调节冷却水阀门开度，对曲柄箱进行冷却，从而实现降低曲柄箱内轴承和飞溅油温度的作用，并使其温度控制在要求的温度范围内。
附图说明
[0027]图1为柴油机曲柄箱温度检测控制系统电气原理图；
[0028]图2为改进粒子群算法优化PID参数的算法流程图；
[0029]图3为基于PLC的柴油机曲柄箱温度检测控制系统控制框图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0031]如图1所示是柴油机曲柄箱温度检测控制系统电气原理图，采用了西门子S7
‑
1200系列PLC连接系统报警、停车、运行指示灯和继电器，即H1、H2、H3三个指示灯和K1、K2、K3三个继电器，以及一个复位按钮SB1。PLC拓展西门子SM1231的8点和4点模拟量输入模块，为了防止外部信号干扰以及信号异常会损坏PLC模块，用于采集多道主轴承温度传感器及飞溅油温度传感器。通过SB4000系列隔离栅再连接六个主轴承温度传感器及六个飞溅油温度传感器，曲柄箱对应的六个缸下面的六道轴承处安装了主轴承传感器，曲柄箱盖板上钻孔配套安装飞溅油传感器。其中温度传感器选择的是热电阻PT100传感器。PLC通过通信接口连接伺服控制单元，其包括一个西门子V90系列伺服放大器以及与伺服放大器连接的西门子1FL6044三通阀伺服电机。将当前的轴承温度和飞溅油温度信号转换为电信号送至PLC，PLC将接收到的轴承和飞溅油温度值与设定值进行比较和运算。接着依据温度的偏差量采用改
进粒子群算法优化PID参数的算法来控制三通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油机曲柄箱温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将曲柄箱内检测到的轴承和飞溅油的温度与给定值进行比较，依据温度的偏差量启动基于粒子群算法优化的PID温度控制流程；2)将粒子群中粒子的位置、速度、学习因子及最大迭代次数进行初始化；3)粒子的位置矢量由PID的3个参数比例系数k
p
、积分系数k
i
、微分系数k
d
构成，维数为3，接着将粒子群中的粒子位置依次赋值给k
p
、k
i
、k
d
，完成参数传递过程；4)在simulink中搭建PID控制系统模型，仿真后获得该组参数所对应的性能指标，也就是粒子的适应度值；其中粒子群优化算法中的适应度函数为：式(1)中J为适应度函数，e(t)为系统的误差绝对值，t为时间；5)根据粒子适应度值大小来判断当前位置的优劣情况，将已设置的个体历史最佳位置和全局历史最佳位置分别与个体和全局的当前适应度值进行比较，以适应度值小者为优，取优者；6)惯性权重ω用来调节种群全局探测能力与局部开发能力之间的平衡，本方法的惯性权重ω采取线性递减策略，惯性权重表达式为：ω＝ω
max
‑
(ω
max
‑
ω
min
)
×
t/t
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式(2)中，ω
max
为最大惯性权重，ω
min
为最小惯性权重，t为当前迭代次数，t
max
为最大迭代次数；依据以下速度和位置更新公式来对新粒子的速度和位置进行更新：v
i
(t+1)＝ωv
i
(t)+...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，贾炜，李肖，张帝，段后东，
申请(专利权)人：中船动力镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：