流量自控仪用数字PID调节器的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

流量自控仪是把流量计、流量调节阀、智能控制器及通讯技术集于一体的流量智能控制装置，现广泛应用于国内各大油田^[1]。没有改造以前，在注水量控制方面，全部采用人工读取注水表的读数，经过计算后，再手动控制调节阀门；然后再录取注水表的数据，与计划注水量核对，是否需要再控制阀门，如此反复，直至排量接近计划注水量为止。这种操作主要存在两个问题：一是注水量不易准确控制，操作人员反复调节阀门工作量较大；二是在注水压力等参数发生变化时，注水量不能随着变化及时调整^[2]。而本次毕业设计主题为流量自控仪用数字PID调节器的设计，流量自控仪的主要功能是智能调节注水流量，控制瞬时流量与我们需要的流量设定值相同。在控制过程中，通过PID参数的设置，由参数Kp增益的提高，可增加响应速度，降低稳态误差；由参数Ti的降低，可达到消除稳态误差的作用；由参数Td的提高可改善动态特性，达到降低超调量，提高响应速度，增强系统稳定性的作用^[3]，在流量自控仪智能化控制中，数字PID调节器的控制作用具有非常重要的意义。在选用PID调节后，不同的PID算法的选用，其结果也不尽相同，本次设计选用的数字PID增量式算法控制，计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作^[4]，对流量自控仪中控制阀门开度具有十分显著精确的控制效果。

从07年开始，陆续有公司推出各自的流量测控装置，主要针对石油行业中的高压注水、注聚工程，经过近10年的发展，逐渐形成了一定的市场规模。各公司推出的该类型产品命名各不相同，有智能流量测控装置、自控仪、测控仪等名称，但其原理及功能大多相似。随着中国石油开采工作的深入，相当部分油田已经进入注聚开发期，水流量测量仪表的需求量逐步增大；而基于PID智能调节流量阀门的控制，在流量自控仪的设计中现阶段依然属于较前沿技术，伴随油田智能化的趋势，流量测控装置采用无线通讯方式进行数据传输，将是未来的发展趋势^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究的基本内容

本次毕业设计为流量自控仪用数字pid调节器的设计，流量自控仪是油田采油工艺流程中广泛应用的注水自控装置，把流量计、流量调节阀、智能控制器及通讯技术集于一体，它通过把设定的流量值，与用流量计测得的瞬时流量值进行比较，调节电动阀门的阀门开度，使注水流量与设定流量值相同，达到恒流注水的目的。数字pid调节器是流量自控仪的核心，其响应的快速性和超调误差直接决定流量自控仪的流量参数自动跟踪能力和流量调节误差。在流量计的流量采集频率选取上要特别注意，采集频率会影响到结果的准确性，同时采集频率的不合适，会产生较为严重的滞后性，影响控制精度。本次毕业设计要完成整个设计的硬件配置，和必要的电路设计制作，同时还要完成信号处理和虚拟仪器软件的设计。

（2）课题研究的目标

3. 研究计划与安排

1、调研、查阅文献，拟定技术方案并撰写开题报告；3月13日之前完成

2、外文翻译；3月20日之前完成

3、测试系统硬件配置和必要的电路设计制作；4月17日之前完成

4. 参考文献（12篇以上）

[1]吴光军.胡忠娟.田军.陈世琳.李春花.刘振华 基于物联网的高压流量自控仪在油田注水中的应用[期刊论文]-中国石油化工 2014(1)

[2]陈海岩 高压流量自控仪在吉林油田注水系统中的应用[期刊论文]-化工管理 2015(26)

[3]杨婷婷.单玉波 pid调节器参数整定仿真[期刊论文]-城市建设理论研究(电子版) 2015(16)