基于模糊決策的天然氣壓縮機電氣系統自動控制技術

李嚴　蘇天波　張毅

摘要：為了提高天然氣壓縮機電機系統的帶載能力和輸出功率，提出一種基于模糊PID神經網絡決策的天然氣壓縮機電氣系統自動控制技術，構建天然氣壓縮機電氣系統的等效電路模型，分析壓縮機電氣設備單元的電磁耦合器3D磁場分布，根據壓縮機的電機負載設計整流和濾波電路，實現功率損耗抑制，采用模糊PID決策方法進行天然氣壓縮機電氣系統控制約束參量的自鎮定性處理，實現電氣系統的電磁耦合自動控制。測試結果表明，采用該方法進行天然氣壓縮機電氣系統自動控制，提高了壓縮機的電機設備的帶載能力，電氣系統的輸出功率增大，電壓增益較為穩定，控制品質較高。

關鍵詞：模糊決策；PID；神經網絡；壓縮機；電氣系統；控制

0引言

在西氣東輸網絡工程中，天然氣通過各個壓氣站壓縮成液態成分的壓縮天然氣實現遠程輸送，壓縮機是天然氣西氣東輸工程的控制性部件，并在天然氣輸送網絡系統中發揮著重要的作用。天然氣壓縮機的電氣系統是一個綜合集成性的多元耦合性控制系統，通過電機控制壓縮機的電氣設備提供動力驅動，壓縮機電機運行中的各個被控參數時常存在著耦合關系和自相關性，在壓縮機的電氣控制中，電氣系統的各個元件和電機設備的耦合關系使得控制約束參量的各個參數相互擾動、相互制約，需要進行電氣控制參量自鎮定性調節和耦合控制，提高壓縮機電氣和電機控制的穩定性，增強輸出功率，提高天然氣壓縮機電機系統的負載，研究天然氣壓縮機的電氣系統的自動化控制技術，對提高壓縮機電氣設備的工作穩定性和可靠性方面具有重要意義，相關的電氣自動化控制系統設計方法研究受到人們的極大重視。

由于電機系統的耦合性和時滯性，使壓縮機電氣設備難以設計展開智能控制，壓縮機電氣設備的輸出性能下降，傳統方法主要采用積分控制和反演控制方法，通過PID積分控制律處理得到電氣系統的互感耦合控制，例如，文獻中提出一種基于變結構PID的機電設備自動一體化控制方法，采用變結構的前向三層自適應PID神經網絡模型作為學習器，在技術上解析研發了壓縮機電氣控制算法優化設計，該系統的主要模塊包括DC/AC逆變器模型、微型同步電動機、內環控制器模型，通過硬件模塊化設計實現控制系統優化，但該系統不能有效解決電氣設備之間的耦合性和時滯性的問題。針對上述問題，本文提出一種基于模糊PID神經網絡決策的天然氣壓縮機電氣系統自動控制技術，首先構建天然氣壓縮機電氣系統的等效電路模型，分析壓縮機電氣設備單元的電磁耦合器3D磁場分布，然后根據壓縮機的電機負載設計整流和濾波電路，研究改進了功率損耗抑制，最后采用模糊PID決策方法進行天然氣壓縮機電氣系統控制約束參量的自鎮定性處理，實現電氣系統的電磁耦合自動控制，通過仿真實驗進行了性能測試，展示了本文方法在提高壓縮機電氣自動化控制性能方面的可行性。