Аннотация. Предложено решение задачи робастного управления процессом газлифтной эксплуатации нефтяных скважин в условиях параметрической неопределенности, неизвестных начальных условий и необходимости измерения выходного сигнала (объемного расхода на выходе скважины). Модель процесса представлена обыкновенными дифференциальными уравнениями, полученными из уравнения Навье—Стокса с использованием метода прямых. Управляющим сигналом является изменение объемного расхода газа, подаваемого в скважину. Для синтеза алгоритма управления используется модифицированный алгоритм бэкстеппинга (алгоритм обратного обхода интегратора, итеративные процедуры синтеза). Достоинства предложенного алгоритма заключаются в применении всего одного фильтра состояния по сигналу управления и упрощенных законах управления, полученных с использованием реальных дифференцирующих звеньев, это позволяет существенно упростить расчет и реализацию системы управления. В качестве эталонного воздействия выбирается программная траектория, которая является решением линейно-квадратичной задачи. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие эффективность предложенного алгоритма.

Ключевые слова: робастное управление, метод бэкстеппинга, процесс газлифта

Список литературы:

1. Шуров В. И. Технология и техника добычи нефти. М.: Недра, 1983.
2. Алиев Ф. А., Муталлимов М. М., Исмаилов Н. А., Раджабов М. Ф. Алгоритмы построения оптимальных регуляторов при газлифтной эксплуатации // Автоматика и телемеханика. 2012. № 8. С. 3—15.
3. Eikrem G. O., Aamo O. M., Foss B. A. On instability in gas lift wells and schemes for stabilization by automatic control // SPE Production & Operations. 2008. Vol. 23. P. 2—21.
4. Eikrem G. O., Imsland L. S., Foss B. A. Stabilization of gas lifted wells based on state estimation // Proc. of the Intern. Symp. on Advanced Control of Chemical Processes. Oulu, Finland, 2003. P. 21—28.
5. Aamo O. M., Eikrem G. O., Siahaan H. B., Foss B. A. Observer design for multiphase flow in vertical pipes with gas-lift — theory and experiments // J. of Process Control. 2004. Vol. 15, N 3. P. 247—257.
6. Imsland L. S., Eikrem G. O., Foss B. A. A state feedback controller for a class of nonlinear positive systems applied to stabilization of gas-lifted oil wells // Control Engineering Practice. 2004. Vol. 7, N 3. P. 24—29.
7. Eikrem G. O., Aamo O. M., Foss B. A. Stabilization of gas-distribution instability in single-point dual gas lift wells // SPE Production & Operations. 2006. Vol. 21, N 2. P. 112—119.
8. Imsland L. S., Foss B. A., Eikrem G. O. A state feedback controller for a class of nonlinear positive systems applied to stabilization of gas-lifted oil wells // Proc. of the European Control Conf. 2003. P. 2499—2504.
9. Furtat I. B., Tupichin E. A. Modified simple adaptive-robust backstepping algorithm // Proc. of the 19th Intern. Conf. on Methods and Models in Automation and Robotics, MMAR 2014. Międzyzdroje, Poland, September 2—5, 2014. P. 183—188.
10. Furtat I. B., Tupichin E. A. Control of nonlinear plant based on modified robust backstepping algorithm // Proc. of the 2014 IEEE Intern. Conf. on Control Applications (CCA). Multiconf. on Systems and Control. Antibes, France, October 8—10, 2014. P. 941—946.
11. Чарный И. А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. М.: Гостехиздат, 1951.
12. Furtat I. B., Tupichin E. A. Modified robust backstepping algorithm for plants with time delay // Proc. of the 6th Intern. Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT). St. Petersburg, Russia, October 6—8, 2014. P. 541—545.
13. Aliev F. A., Mutallimov M. M. Asymptotic method of solution for a problem of construction of optimal gas-lift process modes // Math. Probl. Engin. 2010. ID 191053.
14. Furtat I. B., Furtat E. Tupichin E. A. Modified backstepping algorithm with disturbances compensation // 1st IFAC Conf. on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems (MICNON 2015). St. Petersburg, Russia, June 24—26, 2015. Р. 1056—1061.
15. Фуртат И. Б., Тупичин Е. А. Упрощенный алгоритм бэкстеппинга для управления нелинейными системами // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 3. С. 173—178.