孙国楠

（大庆油田装备制造集团采油装备制造分公司，黑龙江 大庆 163000）

自抗扰控制技术基于PID 控制技术基础上进行理论创新，在实践过程中的应用效果较好，此类技术在智能抽油机中的有效应用可以进一步提升抽油效果，并保证整个过程的运行安全。在现代化理论与技术的完善下，自抗扰控制技术的应用方案会更加细化，也能够针对智能抽油机的运行要求来进行功能改善，在仿真实验结果分析归纳中可以探究自抗扰控制技术的运行规律及原理，并将其与抽油机运行原理相结合，在技术支持下保证智能抽油机的整体运行效率与安全。

1 自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用优势分析

抽油机的类型多样，在现代化理论与技术逐步完善的过程中，抽油机的技术架构与理论方法也逐步完善，智能抽油机依照程序设定进行抽油操作，但客观来说，受到的限制因素各有不同。地质环境、抽油技术、机械设备等都会影响智能抽油机的运行效率，而自抗扰控制技术的应用可以进一步规避其影响因素，其中所涉及的自抗扰控制器基于“观察＋赔偿”来进行控制系统中非线性与不确定性因素处理，采用非线性反馈方法确保控制器动态性能的有效发挥。根据各个地区的实际抽油环境与要求采用自抗扰控制技术，其抗干扰的能力相对较强，而算法也不复杂，且具有效率快精度高的优势。同时，自抗扰控制技术能够处理确定系统以及不确定系统中的控制问题，控制算法也无须进行控制对象的识别，其智能化程度较高，在分析问题和反馈问题方面具有良好的成效。

2 自抗扰控制技术的研究现状

自抗扰控制技术提出后，在部分领域的应用有其针对性的问题，但是整体来看，此类技术以状态变量描述为要点，通过状态反馈进行极点配置，从而改善全局动态特征的问题。在抗干扰研究以及自动化控制过程中，需要保证其状态反馈的准确性、安全性与客观性，在技术理论实践中，需要结合其应用路径加以分析，若是在智能抽油机中予以应用，需要了解相关开环动态特征先验知识和状态变量信息。但客观环境是不断变动的，而技术使用要求也是动态调整的，当智能抽油机 提供不了相关开环动态特征，自抗扰控制技术的应用也会受限，无法针对具体抽油情况来进行反馈，所以其应用的效果就会达不到预期。同时，各个领域对自抗扰控制技术的使用要求有明显差异，所以要想完善自抗扰控制技术理论，需要长期实践过程，其应用效果与数据理论仍然需要做深入分析。

3 自抗扰控制器的结构分析

自抗扰控制技术的应用离不开自抗扰控制器的功能发挥，在技术应用过程中，需要了解自抗扰控制器的运行原理，分析其中所涉及的组合部件。同时，在实际运用过程中，工作人员需要了解自抗扰控制器的基本结构，根据其运行原理分析此类技术在智能抽油机的使用效果。一般自抗扰控制器会涉及非线性跟踪微分器、扩张状态观测器以及非线性组合，在实际运行过程中，自抗扰控制器会追踪微分器为参数输入安排过渡过程，进而获取光滑的输入信号也将其中存在的微分信号进行提取。在自抗扰控制器的结构体系中，扩张状态观测器是其运行的一个核心，通过双通道补偿原理进行对象模型改造，从而达到将非线性以及不确定的系统近似线性化和确定性化的目的。基于扩张状态观测器支持估计相应对象，获取并分析各状态变量，也能够进一步判定扰动估计，根据跟踪微分器输出、扩张状态观测器提供的状态变量估计了解所获取的状态变量误差。而这一状态变量误差中所涉及的扩张状态观测器对未知作用力估计补偿量以及非线性反馈共同组成控制量。自抗扰控制技术在研究的过程中，以PID 控制技术为基础，而自抗扰控制技术的算法是典型的二阶自抗扰控制器的算法，其中控制器的参数也涉及广泛。举例来说，过渡过程快慢需要以及系统承受力所决定参数r，系统采样步长决定参数β，而其中所涵盖的阻尼系数c、控制量增益r、补偿因子b、精度因子h 是系统中需要调整的参数。一般控制量增益r 有其变动范围，即使到临界点或者大到一定范围也没有过多影响，所以在参数调整的过程中更多的是关注阻尼系数c、补偿因子b、精度因子h 三个参数。

4 自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用问题分析

自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用虽提高其抽油效果，但是，智能抽油机类型多样，受客观条件限制在实际运行中需要关注的问题也各有不同，结合有杆-抽油机系统来看，虽然此类机械设备的应用范围较广，其结构相对简单也不会涉及较为烦琐的制造工艺，但是造价成本相对过高，且运行效率并没有达到预期。自抗扰控制技术在运用的过程中，不仅需要关注技术使用中的问题，也要从造价控制和运行效率方面提高关注力度，保证智能抽油机的整体运行安全。一般情况下，智能抽油机的机械构成会影响其最终的使用效果，在电机输出转矩经四连杆机构传输至悬点后，抽油杆在一个冲程周期内会产生加速度运动，这也会引发惯性荷载问题，而举升过程中也存在其他负载力，在交替作用下出现振动、形变等现象。若是生产运行参数不合理、智能抽油机系统运行不稳定，抽油杆就容易出现过度拉伸以及失稳屈服问题，这也会导致抽油杆与油管之间摩擦损耗增加，最终抽油杆的使用寿命就会缩短，而其他部件若是存在破损问题也容易使得智能抽油机的成本投入增加。此外，在自抗扰控制技术应用过程中，作业人员技术原理掌握不到位，缺少相应的操作规范或是处理问题不及时也会影响技术使用效率。若是智能抽油机工作机制不合理，油层-采油系统供采就会出现不平衡的问题，而油井泵效被制约，电能消耗也会相对较大，这也会导致智能抽油机的运行效率较低。尤其是当前抽油过程中，地层能量及下泵深度都有一定的不确定性，当泵径一定的情况下，智能抽油机的管杆损耗也会受到悬点速度及其一个冲程周期内悬点速度变幅影响，所以，如何使用技术来控制能耗问题也是需要深入研究的内容。

5 自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用路径分析

在智能抽油机中应用自抗扰控制技术应当根据智能抽油机的整体结构类型来具体分析，当智能抽油机的结构不同其技术使用效果也会有明显差异，一般情况下，自抗扰控制技术在实际运用中需要在游梁上安装位移感应器，在结构部件连接之间安装载荷传感器。与此同时，为保证智能抽油机整体运行安全也需要涉及到智能调节、电能监测、通讯传输等为一体的控制器以及相应的变频保护装置。从当前的研究成果来看，根据智能抽油机的实际运行需求由有线载荷、有线角位移以及智能电量模块所共同组成的有线智能抽油机应用方案。而由无线一体化示功仪、智能电量模块所组成的无线智能抽油机应用方案也具有良好的效果。二者相对比之下，前者的数据传输相对较好，也无须考虑电池趸换的维护工作，但是在实践中，会受到施工环境影响，在前期进行布线以及后期养护维修时会耗费一定的成本。而后者就不用考虑施工前期布线问题，但是采用无线智能抽油机方案需要保电池更换的及时性，而此类技术方案运用中数据传输的稳定性相对较差。结合自抗扰控制技术的算法控制来看，主要涉及平衡度上下限系数设定、充满度上下限系数设定、采样步长与补偿因子设定等。同时，在实践中，也需要工作人员准确把握充满度和平衡度的计算值以及其计算值是否保持在合理的范围内，若是计算值不合理需要重新转换步骤。在技术应用过程中，以百分比的形式来表现智能抽油机平衡装置与游梁之间的平衡程度，借助功图计算和判定充满度，但同样以百分比的形式进行呈现。从算法实现上来看，平衡度和充满度之间的耦合越低意味着效果越好，而在实际应用中，平衡装置位移想要保证其合理性，需要由平衡度进行调节。对于相关技术人员来说，采用自抗扰控制技术需要准确把握其技术应用风险，若是技术效果无法有效发挥，就会影响智能抽油机的整体运行质量，而相应的抽油量也难以达到预期。这也意味着技术方案若是不成熟，油田企业的经营效益就难以提升，而推进技术创新升级的速度就会明显下降，所以针对自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用，仍然需要以实践数据为基础，在关注智能抽油机的运行要求时也需要关注其技术算法，基于质量与效率完善技术理论。客观来看，自抗扰控制技术不仅在智能抽油机中有所应用，在国外研究中，此类技术在飞机喷气发动机控制、高精度位移控制也有所适用，而我国的化工系统以及电力系统等领域也采用了自抗扰控制技术，其技术应用效果相对良好，但仍处于实践过程，需要不断完善技术应用理论。

6 自抗扰控制技术在智能抽油机中的研究方向分析

自抗扰控制技术在智能抽油机中的应用不仅需要关注智能抽油机的运用要求，也要精准把握其结构变化。

（1）从机械结构上的技术来看，当前智能抽油机的类型多达10 余种。其中游式抽油机、双驴头抽油机等都较为常见，从智能化数控化角度对技术加以创新，可以进一步促进抽油效率提升，同时也能够保证相应的抽油效益。结合当前十分常见的游梁抽油机来看，此类抽油机的数量大且适用范围相对广泛，在实践过程中，技术不断升级也提出偏置游梁式抽油机类型，在原本的部件中又增设平衡调节装置。其目的也是能够根据具体的抽油环境，在有效分析井况基础上，进行自动或手动调节平衡装置，确保智能抽油机可以达到最佳运行状态。虽然在改进结构中会提升安装难度，但是在平衡调节技术的应用下抽油机的智能化效果更佳，在实际应用技术过程中仍然需要结合具体的油田情况进行判定，需要做好影响因素分析，保证技术应用的实际效果。

（2）从智能调节与控制来看，智能调节主要涉及平衡调节和冲次调节两个方面，但是两个调节有一定差异，前者需要在结构上带订甲衡调节结构，借助游梁上的感应器进行抽油机的载荷数据传输，并对传感器上的数据进行分析达到平衡调节目的。冲次调节则是依照功图的充满度来判定其是否需要调节，若是需要，则会基于控制器作用对变频器进行适当调整。在智能控制过程中，所涉及的功能众多，根据智能抽油机的实际需要以及抽油采油的实际情况进行判定，会涉及远程通信、智能控制、风险示警等诸多功能。其功能发挥取决于控制器的使用效果，在以往的技术数据基础上，针对自抗扰控制技术的理论数据也在逐步完善，为强化其应用效果也会将一些辅助设备以及辅助技术进行一体化应用。在控制器作用下，抽油采油环节的电能和电机控制效果会不断提升，同时，也以高效率的通信来进行问题沟通。通过远程控制与报警，相关企业可以及时进行风险防控，这不仅有助于提高这一环节的管理效益，也能够为自抗扰控制技术理论完善提供必要保障，但是，对于智能调节、电能监测、远程通信等，安全管理力度仍需提升。

（3）结合当前所推行的节能技术来看，在节能理念下，智能抽油机运行也需要充分落实这一要求，所以节能器的控制技术研究力度也普遍加深。一般情况下，智能抽油机运行会运用到大量电能，所以把握电容定量关系也是技术应用的一个要点，从提高电机功率到节约电能消耗量均离不开技术支持。此外，自抗扰控制技术的应用所涉及的数据众多，为保证其技术的合理性，也需要做好数据采集分析，并利用关联算法做好新技术研究，要想达到节能的目的，也可关注电能补偿方面。

7 结语

综上所述，当能源消耗量持续增大，相关企业对智能抽油机整体运行效率的关注度也会有所提升，在自抗扰控制技术应用在智能抽油机后，既达到效率提升的目的也可保证其抽油量。同时也排除部分因素干扰，减少人工操作的风险隐患，在技术支持下，智能控制与调节均可实现，但是，自抗扰控制技术的理论数据仍不完善，还是处于长期实践的阶段，这就需要结合具体的应用要求来加强技术控制，如此更有效地发挥技术应用效果。