基于FPGA的抽油机模糊控制器的研究

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在原油开采的过程中,抽油机的“空抽”是一个普遍的现象,“空抽”造成了电能的浪费,同时严重缩减了有杆抽油机的寿命,增大了油杆断裂事故的发生率。因此,如何对抽油机进行有效的控制是一个亟待解决的难题。目前国内外油田所采用的抽油机智能控制主要有通过一系列算法进行“间抽”控制或变频控制这两种方式。本文在对油井的基本流动规律进行分析的基础上,并考虑到油层渗透的复杂性,提出了采用模糊控制算法对抽油机进行实时智能控制,分别对常用的单输入单输出和双输入单输出模糊控制器进行了设计。对油井抽油机工况现场模拟,设计并制作了基于FPGA的测控系统硬件电路;在Quartus II下进行逻辑设计,并通过仿真验证了逻辑设计的正确性;再基于FPGA的SOPC技术进行系统整体设计;最后在Nios II中完成软件的编程,从而实现了油井抽油机的智能控制。本课题将数字电路在FPGA中实现,极大地简化了电路的逻辑设计;硬件电路结构简单,提高了测控电路的可靠性和集成度。在完成系统的软硬件设计及调试的基础上,进行了模拟实验,验证了本文所研究的控制系统方案的可行性,具有广阔的推广应用前景。
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