| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| ABSTRACT | 第9-11页 |
| 符号清单 | 第16-21页 |
| 第1章 绪论 | 第21-42页 |
| 1.1 课题背景及意义 | 第21-22页 |
| 1.2 有杆抽油系统原理及效率 | 第22-25页 |
| 1.2.1 有杆抽油系统工作原理 | 第22-23页 |
| 1.2.2 有杆抽油系统效率 | 第23-25页 |
| 1.3 有杆抽油系统研究现状 | 第25-35页 |
| 1.3.1 节能型抽油机研究 | 第25-30页 |
| 1.3.2 井下系统动态行为研究 | 第30-33页 |
| 1.3.3 自适应采油优化 | 第33-35页 |
| 1.4 直驱电液系统研究现状 | 第35-40页 |
| 1.4.1 直驱电液系统的能耗 | 第35-38页 |
| 1.4.2 直驱电液系统控制特性 | 第38-40页 |
| 1.5 课题研究内容 | 第40-41页 |
| 1.6 本章小结 | 第41-42页 |
| 第2章 线性平衡驱动的直驱电液抽油机设计与分析 | 第42-67页 |
| 2.1 引言 | 第42页 |
| 2.2 液压抽油机性能 | 第42-45页 |
| 2.2.1 主要性能指标 | 第42-43页 |
| 2.2.2 悬点运动曲线 | 第43-45页 |
| 2.3 直线驱动及能量回收原理 | 第45-51页 |
| 2.3.1 抽油机的负载分析 | 第45-47页 |
| 2.3.2 驱动与平衡方案 | 第47-51页 |
| 2.4 直驱电液抽油机设计 | 第51-60页 |
| 2.4.1 电液驱动系统 | 第51-55页 |
| 2.4.2 抽油机结构 | 第55-59页 |
| 2.4.3 电气控制系统 | 第59-60页 |
| 2.5 仿真分析 | 第60-64页 |
| 2.6 功能性运行试验 | 第64-65页 |
| 2.6.1 试验工况 | 第64页 |
| 2.6.2 试验结果 | 第64-65页 |
| 2.7 本章小结 | 第65-67页 |
| 第3章 基于扩张状态观测的悬点提升自适应滑模控制 | 第67-111页 |
| 3.1 引言 | 第67-68页 |
| 3.2 直驱电液系统的动态模型 | 第68-77页 |
| 3.2.1 感应电机的矢量控制转速动态模型 | 第68-72页 |
| 3.2.2 闭式液压回路动态模型 | 第72-75页 |
| 3.2.3 直驱电液系统三角型状态方程 | 第75-77页 |
| 3.3 连续时间滑模控制器 | 第77-85页 |
| 3.3.1 滑模控制原理 | 第77-79页 |
| 3.3.2 直驱电液系统的滑模面及降维系统 | 第79页 |
| 3.3.3 状态可测时的滑模控制律 | 第79-81页 |
| 3.3.4 基于状态观测值的滑模控制律 | 第81-82页 |
| 3.3.5 自适应滑模切换增益 | 第82-85页 |
| 3.4 状态观测及干扰估计 | 第85-98页 |
| 3.4.1 状态观测及干扰估计方法概述 | 第85-87页 |
| 3.4.2 基于滑模观测器的实现 | 第87-90页 |
| 3.4.3 基于跟踪微分器的实现 | 第90-95页 |
| 3.4.4 基于Kalman扩张观测器的实现 | 第95-98页 |
| 3.5 仿真结果及分析 | 第98-105页 |
| 3.5.1 仿真模型 | 第98-99页 |
| 3.5.2 自适应切换增益的仿真 | 第99-101页 |
| 3.5.3 状态观测及干扰估计的仿真 | 第101-104页 |
| 3.5.4 状态未知时的直驱电液抽油机位移控制 | 第104-105页 |
| 3.6 实验结果及分析 | 第105-110页 |
| 3.6.1 实验系统与配置 | 第105-106页 |
| 3.6.2 观测器观测效果 | 第106-107页 |
| 3.6.3 自适应增益的效果 | 第107-108页 |
| 3.6.4 与PI控制比较 | 第108-110页 |
| 3.7 本章小结 | 第110-111页 |
| 第4章 带前步干扰补偿的悬点提升离散滑模控制 | 第111-135页 |
| 4.1 引言 | 第111-112页 |
| 4.2 离散时间模型 | 第112-113页 |
| 4.3 带前步干扰估计的滑模控制律 | 第113-119页 |
| 4.3.1 离散滑模趋近律 | 第113-116页 |
| 4.3.2 干扰估计 | 第116-117页 |
| 4.3.3 滑模面的设计 | 第117-119页 |
| 4.4 离散滑模控制的稳定性 | 第119-123页 |
| 4.4.1 干扰有界时的稳定性 | 第119-120页 |
| 4.4.2 前步带干扰补偿时的稳定性 | 第120-123页 |
| 4.5 带输入滤波器的离散滑模控制 | 第123-127页 |
| 4.5.1 控制结构 | 第123-125页 |
| 4.5.2 控制的稳定性 | 第125-127页 |
| 4.6 仿真结果及分析 | 第127-131页 |
| 4.6.1 仿真设置 | 第127-128页 |
| 4.6.2 极点配置与S_d的设计 | 第128-129页 |
| 4.6.3 输入滤波对稳定性的影响 | 第129-131页 |
| 4.7 实验结果及分析 | 第131-134页 |
| 4.7.1 输入滤波的影响 | 第131-133页 |
| 4.7.2 与离散PI控制比较 | 第133-134页 |
| 4.8 本章小结 | 第134-135页 |
| 第5章 基于杆泵联合动态的有杆抽油井下系统建模仿真 | 第135-170页 |
| 5.1 引言 | 第135-136页 |
| 5.2 三维抽油杆柱动力学模型 | 第136-141页 |
| 5.2.1 全局与自然坐标系下的杆柱曲线描述 | 第136-138页 |
| 5.2.2 抽油杆柱动力学模型 | 第138-141页 |
| 5.3 等效粘性阻尼系数 | 第141-146页 |
| 5.3.1 等摩擦功原理 | 第141-142页 |
| 5.3.2 上下冲程粘性耗散 | 第142-144页 |
| 5.3.3 接箍的能耗 | 第144-145页 |
| 5.3.4 等效粘性阻尼系数 | 第145-146页 |
| 5.4 浮力的作用及效果分析 | 第146-155页 |
| 5.4.1 浮力的处理方法 | 第146-147页 |
| 5.4.2 周向液压力的直接计算 | 第147-151页 |
| 5.4.3 不同浮力方法时的动力学模型及边界载荷 | 第151-153页 |
| 5.4.4 不同浮力方法效果比较分析 | 第153-155页 |
| 5.5 波动方程的数值求解 | 第155-160页 |
| 5.5.1 内部节点差分方程 | 第156-157页 |
| 5.5.2 连接节点与边界节点 | 第157-158页 |
| 5.5.3 隐式差分方程求解 | 第158-160页 |
| 5.6 抽油泵的含气井采油动态模型 | 第160-163页 |
| 5.6.1 抽油泵动态采油过程建模 | 第160-162页 |
| 5.6.2 动态过程的数值仿真 | 第162-163页 |
| 5.7 井下系统联合仿真 | 第163-168页 |
| 5.7.1 气体对采油的影响 | 第164-165页 |
| 5.7.2 悬点运动对采油的影响 | 第165-168页 |
| 5.8 本章小结 | 第168-170页 |
| 第6章 基于井下泵充满度控制的供采匹配采油节能控制 | 第170-188页 |
| 6.1 引言 | 第170-171页 |
| 6.2 供采平衡关系与仿真 | 第171-178页 |
| 6.2.1 供采动态关系 | 第171-172页 |
| 6.2.2 供采平衡的仿真 | 第172-178页 |
| 6.3 供采匹配采油节能控制策略 | 第178-181页 |
| 6.3.1 采油控制策略 | 第178-179页 |
| 6.3.2 冲次调整方法 | 第179-181页 |
| 6.4 井下泵充满度预测方法 | 第181-185页 |
| 6.4.1 基于泵功图曲率的判断方法 | 第181-182页 |
| 6.4.2 基于载荷变化的判断方法 | 第182-184页 |
| 6.4.3 验证算例 | 第184-185页 |
| 6.5 节能控制仿真 | 第185-186页 |
| 6.6 本章小结 | 第186-188页 |
| 第7章 总结与展望 | 第188-192页 |
| 7.1 论文总结 | 第188-190页 |
| 7.2 工作展望 | 第190-192页 |
| 参考文献 | 第192-203页 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 | 第203页 |