基于DSP的塔架式抽油机控制策略研究

发布时间：2017-10-13 11:23

  本文关键词：基于DSP的塔架式抽油机控制策略研究

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【摘要】：河南长江石油机械有限公司生产的塔架式抽油机是一种新型无游梁式抽油机,它采用直抽方式,把电机的动能转化为机械能。在实际工况中,该抽油机控制系统存在信息处理速度慢,工作噪音大的不足。本文在对该抽油机控制系统进行深入分析和研究的基础上,构建了一套基于DSP控制器的抽油机控制系统。首先,本文通过对该公司抽油机的工作原理和控制系统分析,设计了一种基于DSP控制器(TMS320C2812)的抽油机控制系统,并且在其控制系统中,引入了PSO优化PID控制算法来优化抽油机的调速系统。其次,本文具体设计了控制系统的硬件电路,在CCS3.3下编写了相应的控制系统程序,在MATLAB中对所建立的SR电机调速系统模型进行了仿真。通过对PSO优化PID控制算法和PID控制算法的仿真比较可以得出,引入PSO优化PID控制算法改善了电机控制系统的调速性能,减小了电机扭矩的波动性,证明了该方案的可行性。最后,根据设计制作的硬件电路,在实验室中进行实验,通过实验证明了,本文软硬件设计的正确性及可行性。
【关键词】：塔架式抽油机 开关磁阻电机 PSO优化PID DSP控制器
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 抽油机国内外发展现状12-16
• 1.2.1 国外新型抽油机12-13
• 1.2.2 国内新型抽油机13-14
• 1.2.3 抽油机所使用的电机14-16
• 1.3 抽油机控制策略研究现状16-18
• 1.3.1 抽油机控制方式16-17
• 1.3.2 抽油机控制方式的发展趋势17-18
• 1.4 主要研究内容18-20
• 2 塔架式抽油机控制系统分析20-34
• 2.1 塔架式抽油机工作原理20-24
• 2.1.1 基本结构20-22
• 2.1.2 基本工作原理22-23
• 2.1.3 重力关系数学模型23-24
• 2.2 SR电机数学模型及控制方式分析24-28
• 2.2.1 电压方程24-25
• 2.2.2 机械运动方程25
• 2.2.3 机电联系方程25-27
• 2.2.4 SR电机的控制方式分析27-28
• 2.3 PSO优化PID控制算法分析28-29
• 2.3.1 PID控制28
• 2.3.2 PSO优化PID控制28-29
• 2.4 抽油机控制分析及方案设计29-34
• 2.4.1 抽油机电控系统分析29-31
• 2.4.2 控制方案设计31-34
• 3 塔架式抽油机控制系统硬件设计34-46
• 3.1 DSP主要外围电路35-38
• 3.1.1 电源电路35-36
• 3.1.2 JTAG电路36
• 3.1.3 串口通信电路36-37
• 3.1.4 外扩存储器37-38
• 3.2 功率及驱动电路38-41
• 3.2.1 功率变换电路38-40
• 3.2.2 驱动电路40-41
• 3.3 整流电路41-43
• 3.4 检测电路43-46
• 3.4.1 电流检测电路43-44
• 3.4.2 位置检测电路44-46
• 4 塔架式抽油机控制系统软件设计46-58
• 4.1 系统程序控制策略46
• 4.2 主程序设计46-47
• 4.3 起动控制程序47-48
• 4.4 中断服务程序48-58
• 4.4.1 位置采样子程序设计48
• 4.4.2 测速方式48-50
• 4.4.3 速度控制程序设计50-52
• 4.4.4 冲程控制程序设计52-54
• 4.4.5 冲程计算程序设计54-55
• 4.4.6 冲次计算程序设计55-56
• 4.4.7 通信控制程序设计56-58
• 5 抽油机用电机控制系统仿真与实验58-66
• 5.1 仿真用控制器原理框图设计58-59
• 5.1.1PID控制器设计58
• 5.1.2 PSO优化PID控制器设计58-59
• 5.2 仿真实验分析59-63
• 5.3 实验分析63-66
• 6 总结66-68
• 参考文献68-72
• 作者简历72-74
• 学位论文数据集74

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本文编号：1024582