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基于MSP430单片机的油田注水智能监控系统设计

作　者: 赵国强
导　师: 侯培国
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 油田注水 流量测控系统 节能 模糊自适应PID控制 GPRS 间歇性控制
分类号: TE938.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


油田注水是采油生产过程中最重要的工作之一，油田的注水开发在油田的开发过程中具有极其重要的意义，通过控制注水和控制产出水量保持地底压力，达到油田长期高产、稳产是一项十分重要的技术。在实际的注水过程中，人工调节注水会存在很多的问题，工作人员不能长期驻守在现场，当需要调节流量时不能立即执行，而且人工调节易出现超注或欠注的现象，影响正常的生产。针对目前的这些状况，本文设计了一种基于MSP430单片机的油田注水智能监控系统，实现了注水流量的自动监测，并将模糊自适应PID控制引入到控制系统中，同时考虑油田一般远离电网，采用太阳能对电机进行供电，达到节能的目的。本文在介绍了注水油田系统的研究背景和国内外发展现状基础上，根据油田注水系统的的结构组成和注水流程，确立了油田智能注水监控系统的总体方案，并介绍了测控系统的工作原理。测控系统选用MSP430F5438作为系统的核心，利用超声波流量计监测流量，并通过GPRS传输到远程主机，由流量误差值通过模糊自适应PID控制器计算出控制量，单片机通过PWM控制电机的转向和转速控制阀门的开关度，达到调节注水的目的。最后介绍了用作间歇性控制的模糊自适应PID控制的原理，以及其相较于传统PID控制的优越性，并通过仿真进行了验证。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 课题的研究背景和意义  10-12
  1.2 油田注水系统国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-16
第2章 油田注水系统基本工作原理  16-26
  2.1 油田注水系统的结构组成和原理  16
  2.2 油田注水系统的注水流程  16-19
  2.3 注水泵站工艺流程  19-20
  2.4 注水系统耗能和控制方式节能比较  20-21
  2.5 系统节能措施  21-22
  2.6 关键参数  22-25
    2.6.1 流量  22-23
    2.6.2 压力  23-24
    2.6.3 温度  24-25
  2.7 本章小结  25-26
第3章 系统总体方案的确定和相关技术  26-35
  3.1 系统设计要求  26-27
  3.2 系统总体方案的确定  27-28
  3.3 执行机构的选择和相关技术  28-32
    3.3.1 调节阀  28-29
    3.3.2 流量计  29-31
    3.3.3 太阳能光伏供电系统  31-32
    3.3.4 GPRS 技术  32
  3.4 测控系统的工作原理  32-34
  3.5 本章小结  34-35
第4章 基于 MSP430 的测控系统设计  35-47
  4.1 MSP430 单片机的选型和特点  35-36
  4.2 测控系统硬件电路设计  36-43
    4.2.1 电源电路  37
    4.2.2 复位电路  37-38
    4.2.3 键盘设计  38-39
    4.2.4 液晶显示部分  39-40
    4.2.5 PWM 控制电路和负载驱动电路  40-42
    4.2.6 GPRS 模块设计  42-43
  4.3 软件设计  43-46
    4.3.1 开发环境  43
    4.3.2 控制系统工作流程分析  43-44
    4.3.3 初始化程序模块  44-45
    4.3.4 GPRS 模块  45
    4.3.5 电机控制程序模块  45-46
  4.4 上位机  46
  4.5 本章小结  46-47
第5章 模糊自适应 PID 控制及其仿真  47-62
  5.1 控制理论  47-53
    5.1.1 传统 PID 控制  47-48
    5.1.2 模糊控制  48-50
    5.1.3 模糊自整定 PID 控制与间歇性控制  50-53
  5.2 控制系统仿真研究  53-61
    5.2.1 Simulink 简介  53-54
    5.2.2 模糊逻辑工具箱  54-55
    5.2.3 系统的仿真研究  55-61
  5.3 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
作者简介  69

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