基于模糊控制的多相流實驗系統(tǒng)設(shè)計

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1、分類號:TP273密級:公開UDC:621.3編號:S2016-709-04中國艦船研究院碩士學(xué)位論文基于模糊控制的多相流實驗系統(tǒng)設(shè)計作者:邵威指導(dǎo)老師:代詩剛研究員學(xué)科專業(yè):計算機應(yīng)用技術(shù)武漢數(shù)字工程研究所二〇一六年四月分類號TP273密級公開UDC621.3編號S2016-709-04碩士學(xué)位論文基于模糊控制的多相流實驗系統(tǒng)設(shè)計MultiphaseFlowExperimentationSystemDesignBasedonFuzzy-logicControl指導(dǎo)教師姓名:代詩剛職稱:研究員學(xué)位申請人姓名:邵威申請學(xué)位級別:碩士專業(yè)名稱:計算機應(yīng)用技術(shù)研究方向:計算機控制技術(shù)論文提

2、交時間:二〇一六年四月培養(yǎng)單位:武漢數(shù)字工程研究所學(xué)位授予單位:中國艦船研究院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:本論文所有研究工作,均在導(dǎo)師指導(dǎo)下由作者本人獨立完成。引用的有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)已在論文中注明,并與參考文獻(xiàn)對應(yīng)。除論文中已注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其它個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的研究成果。對本文研究作出任何貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在論文中以明確方式注明并表示感謝。學(xué)位論文作者簽名:日期:年月日摘要海洋油氣資源儲量巨大,它的開發(fā)直接關(guān)系著未來世界能源行業(yè)的走向,我國擁有著豐富的海洋資源,然而開發(fā)能力卻捉襟見肘,還處于起步階段。開發(fā)海洋油氣資源需要具備充分的技術(shù)實力,

3、而井筒多相流理論研究作為其中一個分支,對海洋油氣的開采起著重要的作用。在油氣資源開采的過程中,井筒中不可避免會出現(xiàn)油-氣、油-水、油-水-氣等多相流的混合介質(zhì),對不同介質(zhì)在井筒中動態(tài)特性的分析有助于改善油氣資源開采過程中的運輸工藝。井筒多相流實驗裝置規(guī)模一般較小,多建立于室內(nèi),石油開發(fā)的技術(shù)研究離不開這類實驗裝置的支持。吐哈氣舉中心武漢實驗基地為研究多相流井筒理論而建立了一套實驗裝置。該裝置分為油、氣、水三相管路,具有0~90°可調(diào)傾角的實驗管段,輔以分離回收、冷卻循環(huán)等輔助裝置,能夠在實驗管段模擬出泡狀流、環(huán)狀流、霧狀流等三相流常見的流型。為實現(xiàn)較高計量精度,對各相計量按流量范圍設(shè)

4、計不同管徑的計量分支管路,油水計量在0~20m3/h范圍內(nèi)精度達(dá)到±0.5%,氣相計量在0~35m3/h范圍內(nèi)精度達(dá)到±1.0%,保證了實驗的要求。油氣水三相流實驗裝置控制系統(tǒng)硬件由工控機與PLC組成,這種結(jié)構(gòu)有利于系統(tǒng)數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定傳輸,且易于擴展,為裝置的使用調(diào)試帶來了方便??刂葡到y(tǒng)的上位控制軟件由組態(tài)軟件組態(tài)王來完成,它豐富的控制方式和直觀的設(shè)計模式使人機交互界面開發(fā)過程更為便捷。針對多相流實驗裝置中重要控制回路氣流加熱設(shè)備控制不穩(wěn)定和超調(diào)的問題,傳統(tǒng)的PID控制方式無法有效改善控制效果,模糊PID作為專家經(jīng)驗的總結(jié)算法,可以很好的改善傳統(tǒng)PID控制的效果,將該控制算法應(yīng)用在西門

5、子S7-300系列PLC上,并在Simulink平臺上通過多組離線、在線仿真的方式對控制過程進(jìn)行詳細(xì)的分析和對比,實驗結(jié)果顯示出令人滿意的控制效果。關(guān)鍵詞:S7-300;模糊算法;PID控制;OPC通訊;實時仿真ABSTRACTOffshoreoilandgasresourcesisofgreatamount.Itsdevelopmentdirectlyrelatestothefutureoftheworld'senergyindustry.Chinahasabundantoffshoreresources,yetthedevelopmentabilityisinsufficient

6、asitisstillinitsinitialstage.Adequatetechnicalstrengthisneededbeforethedevelopmentofoffshoreresources.Thetheoryofmultiphaseflowinwellboreisoneofthemainbranches,playinganimportantroleintheexploitationofmarineoilandgas.Intheprocessofoilandgasresourceexploitation,oil-gas,oil-water,oil-water-gasand

7、othermultiphaseflowinthewellboreareinevitable.Analysisofthedynamiccharacteristicsofdifferentmediainthewellboreishelpfultoimprovethetransportprocessofoilandgasresourcesinmining.Multiphaseflowexperimentaldeviceofwellboreisgenerallys

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