游梁式抽油机在工作过程中，曲柄轴扭矩的较大波动是影响抽油系统动能平衡，降低设备的使用寿命的主要因素之一。变频技术在抽油现场应用试验数据表明变频后抽油设备动能平衡和工作性能得到提高，但缺乏抽油系统动态仿真的理论支持。计算机仿真与优化技术是抽油系统设计与参数优选的基础，本文首先开展了基于数值积分的抽油系统整体仿真算法研究，完善了抽油系统计算机仿真技术；然后以整体积分仿真算法为基础，重点开展了变频游梁抽油系统动态仿真的研究，为变频技术在抽油设备上的应用提供理论指导，对改善抽油设备动能平衡，提高抽油系统工作性能具有十分重要的意义。本文主要包括以下几个方面的研究：分别针对传统游梁式抽油系统和变频控制游梁式抽油系统，建立了系统动力学仿真的数学模型：①描述地面装置运动规律的常微分方程组；②描述抽油杆柱纵向振动的波动方程，该数学模型为高度耦合的组合数学模型；应用数值积分法建立了地面子系统动力学常微分方程组的数值仿真模型；应用振型迭加法求解波动方程，建立了波动方程的数值积分仿真模型，实现了地面与井下两个子系统数值仿真模型的统一，从而建立了混合数学模型的整体数值仿真模型；综合考虑系统传动效率、运动件惯性，改进了系统各节点力能参数的计算模型；分别以梯形波与傅氏级数表示电源频率，以两种控制模式的待定参数为优化设计变量，以曲柄轴均方根扭矩最小为目标函数，综合考虑冲次、上下冲程时间分配以及频率变化范围等约束条件，建立了变频模式优选模型，并给出了优选算法；结合VB和OpenGL编程实现了游梁式抽油系统运动仿真的实时可视化，开发了VB环境下基于OpenGL的抽油系统动态可视化软件。