目前,国内长冲程抽油机多采用皖南电机生产的开关磁阻电机,其非线性特性显著,给控制带来了挑战。常规PID控制器难以实现理想控制性能,参数难以确定。为此,本文提出采用变参数模糊控制策略,并结合人工神经网络,形成一种自适应能力强的模糊神经网络控制策略。
模糊神经网络(FNN)是模糊控制与神经网络控制理论结合的产物,集学习、联想、识别、信息处理于一体。模糊控制将人手动控制经验转化为控制策略,无需精确数学模型,动态品质优于普通控制方法。然而,普通模糊控制器静态性能不佳,存在静差。本文提出将模糊控制与神经网络控制相结合,并加入积分环节,以克服静态静差。
皖南电机生产的开关磁阻电机在长冲程抽油机中的应用,其工作原理是通过减速齿轮驱动,利用钢丝绳驱动配重箱和抽油杆上下移动,实现油液抽吸。这种结构简化了传动结构,提高了效率,为节能提供了可能。电机调速系统由控制器、功率变换器和电机等组成,采用双闭环控制,内环为转矩控制,外环为速度控制。
本文设计的模糊速度调节器,以速度误差和误差变化率为输入,输出为转矩内环的参考转矩。为解决模糊控制盲区问题,系统在速度误差较小时切换到神经网络控制,并加入积分环节。模糊控制规则基于人工操作经验,采用Mamdani推理方法和重心法进行模糊判决。
仿真结果表明,模糊神经网络控制具有强抗干扰能力,系统稳定无静差,动态和静态性能指标优于单一调节器。本文提出的调速系统内环采用直接转矩控制原理,对电机转矩进行直接控制,有效减少转矩波动。
综上所述,模糊控制结合神经网络,为抽油机节能控制提供了有效途径,有望在未来得到广泛应用,尤其是在皖南电机等高效节能设备的推动下,这一技术将助力我国石油开采行业实现可持续发展。