[发明专利]一种火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统

权利要求书

1.一种火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，其特征在于，包括主控系统、显示系统、电源子系统、润滑系统、大容量存储系统、数据采集系统、数据传输系统和数据存储系统，主控系统包括MCU控制器、存储器、按键和电源，存储器、按键、电源、显示系统、电源子系统、润滑系统、大容量存储系统、数据采集系统均与MCU控制器相连接，大容量存储系统与数据传输系统相连接，数据传输系统与数据存储系统相连接；

所述数据采集系统包括陀螺仪、速度传感器、加速度传感器和GPS定位模块，陀螺仪、速度传感器、加速度传感器和GPS定位模块均与MCU控制器相连接；所述数据采集系统对火车轮轨运动状态信息进行采集，包括角度、速度、加速度和位置进行测量并定位，判断火车运行状态，拐弯处的距离；

所述数据传输系统包括打包模块和GPRS通信模块，数据存储系统包括数据服务器，大容量存储系统与打包模块相连接，打包模块与GPRS通信模块相连接，GPRS通信模块与数据服务器相连接，数据服务器通过互联网与云平台相连接；

所述润滑系统包括打油控制器和打油电机，MCU控制器与打油控制器相连接，打油控制器与打油电机相连接；所述打油控制器采用模糊控制算法控制打油量的大小；

所述模糊控制算法为：若当前打油量大于基本打油量，则降低打油时间，差值越大，时间越短；若当前打油量低于基本打油量，则打油时间增加，差值越大，时间越长；若当前打油量和基本量相差很小，则保持打油固定时间后结束；

选择打油量偏差e，即基本打油量和当前打油量的差值作为观察量，选取电机运行打油时间u（t）为控制量，将打油量偏差e划分为5个模糊集，负大NB、负小NS、零ZO、正小PS、正大PB，打油量偏差e为负表示当前打油量少于基本打油量，打油量偏差e为正表示当前打油量大于基本打油量；

设定打油量偏差e的取值范围为[-3，3]，隶属度函数如下：

同样，将控制量u划分为5个模糊集，负大NB、负小NS、零ZO、正小PS、正大PB，控制量u为负表示增大打油电机的时间，控制量u为正表示减小打油的时间，控制量u的取值范围为[-3，3]；

根据模糊规则，推导出系统模糊器的输出，上述25个模糊子集分为5类，分别用A、B、C、D、E表示，当前时间的实际值经模糊化后输出为，，，；

其工作方法为：步骤一：电源上电，主控系统、显示系统、电源子系统、润滑系统、大容量存储系统、数据采集系统、数据传输系统和数据存储系统初始化；

步骤二：数据采集系统将测量的火车的速度、加速度和位置传送至MCU控制器，MCU控制器根据GPS定位模块确定火车的位置，通过预存的轨道弯曲处信息计算距离最近的轨道弯曲处的距离，判断是否到达润滑点，利用模糊控制算法计算润滑油量；

步骤三：当陀螺仪检测到转弯时，MCU控制器通过润滑系统的打油控制器启动打油电机进行润滑，并将润滑结果传送至MCU控制器，MCU控制器将润滑结果反馈至显示系统进行显示；

步骤四：火车运行产生的数据暂时存储于大容量存储系统的存储空间，然后利用数据传输系统的GPRS通信模块将需要的数据通过打包模块打包后上传至数据存储系统；

步骤五：数据服务器将火车轮轨曲线运动过程中润滑结果、火车轮轨曲线运动角度、速度、加速度和地理位置信息进行保存，并初步处理，分析火车运行状况；

步骤六：MCU控制器循环步骤二、三、四继续进行润滑点的检测。

2.根据权利要求1所述的火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，其特征在于，所述显示系统包括接口转换装置、显示驱动电路和显示屏，MCU控制器与接口转换装置相连接，接口转换装置与显示驱动电路相连接，显示驱动电路与显示屏相连接；所述显示屏用于分类显示火车当前运行状态信息，包括速度、加速度、当前室内外温度、平衡度、距离打油时间、电池使用状态和使用情况、打油控制器状态、油箱液位信息和轮轨润滑信息。

3.根据权利要求1所述的火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，其特征在于，所述大容量存储系统为在电路板上设计的flash大容量存储模块，大容量存储系统将火车运行的信息暂时存储于本地存储空间中，待GPRS通信模块联通后再利用无线数据传输将信息传递到数据服务器。

4.根据权利要求1所述的火车轮轨曲线运动智能润滑控制系统，其特征在于，所述电源子系统包括电源控制器、充电模块和电池，电源控制器和电池均与MCU控制器相连接，电源控制器与充电模块相连接，充电模块与电池相连接；所述电池为整个系统提供能量。