油田联合站控制系统的研究

论文摘要

目前联合站集输系统多用PID控制,油田开发进入高含水期后,现有控制系统所采用的常规或数字PID控制方案很难满足工艺要求,本论文针对油田联合站集输这一多变量、强耦合、大时滞系统进行了相应控制律的应用研究。本论文研究主要内容和方法:通过对联合站集输系统的现场工况的深入了解,明晰了集输系统工艺流程、工艺参数,分析了集输系统变量及其关系;将无模型自适应控制、自适应模糊控制应用在联合站重点设备的控制系统。具体有的一次沉降罐自动放水、加热炉温度控制系统、自动加药,污水缓冲罐液位调节和油水分离控制系统。1、加热炉温度控制本文采取带有前馈的炉出口温度与炉膛温度的串级无模型控制。通过仿真实验,对无模型控制器和PID控制器进行了多方面的比较分析,得出了无模型控制方法在跟踪性能、适应性、抗干扰、解耦及克服大时滞能力方面都优于传统的PID控制。更进一步说明了在联合站集输系统控制现场,许多PID控制算法不能很好控制的环节,用无模型控制方法实现闭环稳定控制是完全可能的。2、油水分离过程界面压力控制提出了采用自适应模糊控制方案,由于联合站油水分离过程各个变量之间存在着耦合。因此为了能够获得满息的控制效果,对多变量系统实现解耦控制。3、一次沉降罐自动放水控制采用自适应模糊控制对一次沉降罐自动放水控制。论文设计了模糊控制、自适应模糊设计控制方案,并做了仿真,结果表明采用自适应模糊算法具有响应速度快,过渡时间短以及鲁棒性强的优良品质,避免了系统不稳定导致无法控制的效果。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景（来源、研究的目的）及意义
• 1.2 油田联合站自动化现状及发展动态
• 1.2.1 国外联合站集输系统自动化发展与现状
• 1.2.2 国内联合站自动化发展与现状
• 1.3 无模型控制方法产生的背景、发展历程及应用情况
• 1.4 模糊控制方法产生背景及应用
• 1.5 本文所做的主要工作
• 第2章 分析联合站工艺流程及存在和要解决的问题
• 2.1 联合站集输系统工艺流程
• 2.1.1 油水分离工艺流程
• 2.1.2 沉降罐工艺
• 2.1.3 污水处理系统工艺流程
• 2.1.4 人工加药工艺流程
• 2.1.5 加热炉工艺简介
• 2.2 目前控制过程中存在和要解决的问题
• 2.3 本章小结
• 第3章 无模型自适应控制与自适应模糊控制理论
• 3.1 无模型控制方法的基本理论
• 3.1.1 无模型控制方法与其它一些控制方法的不同
• 3.1.2 无模型控制律的基本形式
• 3.1.2.1 泛模型与特征参数量
• 3.1.2.2 无模型控制律的基本形式
• 3.1.3 无模型控制律的一般形式及各参数的工程意义
• 3.1.4 无模型控制律的特点
• 3.1.5 无模型控制律的收敛性和合理性分析
• 3.1.6 无模型控制器与PID控制器的比较
• 3.1.7 用于串级系统系统的无模型控制律
• 3.2 自适应模糊控制基本理论
• 3.2.1 常规模糊控制器的设计
• 3.2.1.1 模糊控制系统
• 3.2.1.2 模糊控制器设计
• 3.2.2 自适应模糊控制器设计
• 3.2.2.1 自适应模糊控制器的基本原理
• 3.2.2.2 自适应模糊控制器典型结构
• 3.2.2.3 自适应模糊控制器的结构
• 3.2.2.4 自适应模糊控制器的设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 联合站控制系统方案研究
• 4.1 加热炉温度控制
• 4.1.1 加热炉温度控制系统分析
• 4.1.2 加热炉温度总体控制方案
• 4.2 油水分离系统界面压力控制
• 4.2.1 油水分离过程分析
• 4.2.2 仿真研究
• 4.3 一次沉降罐自动放水
• 4.3.1 沉降罐放水分析
• 4.3.2 自动放水控制方案设计
• 4.3.3 系统设计及仿真
• 4.3.3.1 模糊控制器设计
• 4.3.3.2 自适应模糊控制器设计
• 4.4 自动加药
• 4.5 二次沉降罐液位调节
• 4.6 污水缓冲罐液位控制
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢