李嚴(yán)　蘇天波　張毅

摘要：為了提高天然氣壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)的帶載能力和輸出功率，提出一種基于模糊PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策的天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)的等效電路模型，分析壓縮機(jī)電氣設(shè)備單元的電磁耦合器3D磁場(chǎng)分布，根據(jù)壓縮機(jī)的電機(jī)負(fù)載設(shè)計(jì)整流和濾波電路，實(shí)現(xiàn)功率損耗抑制，采用模糊PID決策方法進(jìn)行天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)控制約束參量的自鎮(zhèn)定性處理，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的電磁耦合自動(dòng)控制。測(cè)試結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制，提高了壓縮機(jī)的電機(jī)設(shè)備的帶載能力，電氣系統(tǒng)的輸出功率增大，電壓增益較為穩(wěn)定，控制品質(zhì)較高。

關(guān)鍵詞：模糊決策；PID；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；壓縮機(jī)；電氣系統(tǒng)；控制

0引言

在西氣東輸網(wǎng)絡(luò)工程中，天然氣通過(guò)各個(gè)壓氣站壓縮成液態(tài)成分的壓縮天然氣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輸送，壓縮機(jī)是天然氣西氣東輸工程的控制性部件，并在天然氣輸送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。天然氣壓縮機(jī)的電氣系統(tǒng)是一個(gè)綜合集成性的多元耦合性控制系統(tǒng)，通過(guò)電機(jī)控制壓縮機(jī)的電氣設(shè)備提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)行中的各個(gè)被控參數(shù)時(shí)常存在著耦合關(guān)系和自相關(guān)性，在壓縮機(jī)的電氣控制中，電氣系統(tǒng)的各個(gè)元件和電機(jī)設(shè)備的耦合關(guān)系使得控制約束參量的各個(gè)參數(shù)相互擾動(dòng)、相互制約，需要進(jìn)行電氣控制參量自鎮(zhèn)定性調(diào)節(jié)和耦合控制，提高壓縮機(jī)電氣和電機(jī)控制的穩(wěn)定性，增強(qiáng)輸出功率，提高天然氣壓縮機(jī)電機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載，研究天然氣壓縮機(jī)的電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)提高壓縮機(jī)電氣設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性方面具有重要意義，相關(guān)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究受到人們的極大重視。

由于電機(jī)系統(tǒng)的耦合性和時(shí)滯性，使壓縮機(jī)電氣設(shè)備難以設(shè)計(jì)展開(kāi)智能控制，壓縮機(jī)電氣設(shè)備的輸出性能下降，傳統(tǒng)方法主要采用積分控制和反演控制方法，通過(guò)PID積分控制律處理得到電氣系統(tǒng)的互感耦合控制，例如，文獻(xiàn)中提出一種基于變結(jié)構(gòu)PID的機(jī)電設(shè)備自動(dòng)一體化控制方法，采用變結(jié)構(gòu)的前向三層自適應(yīng)PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型作為學(xué)習(xí)器，在技術(shù)上解析研發(fā)了壓縮機(jī)電氣控制算法優(yōu)化設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的主要模塊包括DC/AC逆變器模型、微型同步電動(dòng)機(jī)、內(nèi)環(huán)控制器模型，通過(guò)硬件模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)優(yōu)化，但該系統(tǒng)不能有效解決電氣設(shè)備之間的耦合性和時(shí)滯性的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種基于模糊PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策的天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)，首先構(gòu)建天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)的等效電路模型，分析壓縮機(jī)電氣設(shè)備單元的電磁耦合器3D磁場(chǎng)分布，然后根據(jù)壓縮機(jī)的電機(jī)負(fù)載設(shè)計(jì)整流和濾波電路，研究改進(jìn)了功率損耗抑制，最后采用模糊PID決策方法進(jìn)行天然氣壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)控制約束參量的自鎮(zhèn)定性處理，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的電磁耦合自動(dòng)控制，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了性能測(cè)試，展示了本文方法在提高壓縮機(jī)電氣自動(dòng)化控制性能方面的可行性。