论文部分内容阅读
论文研究的对象游梁式抽油机是油田普遍应用的一种地面采油设备。它由驴头、游梁、连杆、曲柄、减速器、电动机等地面部分及抽油杆柱、抽油泵等地下部分构成。游梁式抽油机的电机通过减速器、四连杆来驱动驴头上下往复运动将油抽到地面。游梁式抽油机耗能严重,节能控制成为需要解决的重要问题之一。抽油机的工作环境和油井的工况都存在一些特殊情况,大部分传统的节能方法存在着一些缺点以及使用限制。 游梁式抽油机的结构复杂,导致建模困难,通常将它的主体简化为四连杆机构来分析。论文首先借鉴四连杆的模型推理方法,建立了游梁式抽油机的运动学和动力学模型,并进行了模型仿真验证。其次,论文对动力源–异步电动机采用矢量变频控制技术,减小抽油机启动转矩和启动电流,使交变负载与电机更加匹配,提高抽油机的系统效率。异步电机是一个复杂且耦合性很强的系统,用基于模型的传统控制方法对其进行控制,达不到理想效果。随着智能控制方法的快速发展,模糊逻辑等控制方法等对复杂机械系统的控制取得了良好的效果。针对电机转速波动较大,引起曲柄波动,造成系统不稳定,论文在异步电机所建模型基础上,设计了自适应模糊PI控制器,并对系统进行了仿真研究。仿真结果表明系统动态特性得到了很大的改善,从而验证了该控制器的有效性。由于单一的自适应模糊控制在参数调整方面有其不足,将粒子群算法应用到自适应模糊控制器参数的优化中。该智能优化调整方法在对信息进行推理演绎的基础上进行多目标优化,仿真结果说明了该控制器具有很好的自适应性和鲁棒性。针对粒子群容易陷入局部最优值,论文进一步将遗传算法与粒子群算法相结合,对自适应模糊控制器进行参数优化,搜寻系统运行的最佳解。仿真结果显示,粒子群优化控制器比自适应模糊控制器效果好;粒子群与遗传算法混合优化的控制器要比粒子群优化的控制器的收敛速度快,控制效果好。论文通过仿真研究,验证了该智能优化控制系统的有效性。 最后,结合课题研究,通过MTLAB/SIMULINK中的TI C2000工具箱搭建模型,设置DSP硬件参数,连接DSP28335目标板,在CCS中自动生成可运行的C代码,运行结果说明了系统的正确性。