基于模糊控制的多相流实验系统设计

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1、分类号：TP273密级：公开UDC：621.3编号：S2016-709-04中国舰船研究院硕士学位论文基于模糊控制的多相流实验系统设计作者：邵威指导老师：代诗刚研究员学科专业：计算机应用技术武汉数字工程研究所二〇一六年四月分类号TP273密级公开UDC621.3编号S2016-709-04硕士学位论文基于模糊控制的多相流实验系统设计MultiphaseFlowExperimentationSystemDesignBasedonFuzzy-logicControl指导教师姓名：代诗刚职称：研究员学位申请人姓名：邵威申请学位级别：硕士专业名称：计算机应用技术研究方向：计算机控制技术论文提

2、交时间：二〇一六年四月培养单位：武汉数字工程研究所学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：日期：年月日摘要海洋油气资源储量巨大，它的开发直接关系着未来世界能源行业的走向，我国拥有着丰富的海洋资源，然而开发能力却捉襟见肘，还处于起步阶段。开发海洋油气资源需要具备充分的技术实力，

3、而井筒多相流理论研究作为其中一个分支，对海洋油气的开采起着重要的作用。在油气资源开采的过程中，井筒中不可避免会出现油-气、油-水、油-水-气等多相流的混合介质，对不同介质在井筒中动态特性的分析有助于改善油气资源开采过程中的运输工艺。井筒多相流实验装置规模一般较小，多建立于室内，石油开发的技术研究离不开这类实验装置的支持。吐哈气举中心武汉实验基地为研究多相流井筒理论而建立了一套实验装置。该装置分为油、气、水三相管路，具有0~90°可调倾角的实验管段，辅以分离回收、冷却循环等辅助装置，能够在实验管段模拟出泡状流、环状流、雾状流等三相流常见的流型。为实现较高计量精度，对各相计量按流量范围设

4、计不同管径的计量分支管路，油水计量在0～20m³/h范围内精度达到±0.5%，气相计量在0～35m³/h范围内精度达到±1.0%，保证了实验的要求。油气水三相流实验装置控制系统硬件由工控机与PLC组成，这种结构有利于系统数据快速稳定传输，且易于扩展，为装置的使用调试带来了方便。控制系统的上位控制软件由组态软件组态王来完成，它丰富的控制方式和直观的设计模式使人机交互界面开发过程更为便捷。针对多相流实验装置中重要控制回路气流加热设备控制不稳定和超调的问题，传统的PID控制方式无法有效改善控制效果，模糊PID作为专家经验的总结算法，可以很好的改善传统PID控制的效果，将该控制算法应用在西门

5、子S7-300系列PLC上，并在Simulink平台上通过多组离线、在线仿真的方式对控制过程进行详细的分析和对比，实验结果显示出令人满意的控制效果。关键词：S7-300；模糊算法；PID控制；OPC通讯；实时仿真ABSTRACTOffshoreoilandgasresourcesisofgreatamount.Itsdevelopmentdirectlyrelatestothefutureoftheworld'senergyindustry.Chinahasabundantoffshoreresources,yetthedevelopmentabilityisinsufficient

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

7、othermultiphaseflowinthewellboreareinevitable.Analysisofthedynamiccharacteristicsofdifferentmediainthewellboreishelpfultoimprovethetransportprocessofoilandgasresourcesinmining.Multiphaseflowexperimentaldeviceofwellboreisgenerallys