Методика нелинейного предиктивного управления технологическими комплексами нефтегазоподготовки
DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-129-134
DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-129-134
Аннотация: Актуальность. Нелинейность, инерционность и перекрестные связи процессов нефтегазоподготовки в сочетании с жёсткими технологическими ограничениями снижают эффективность классических систем автоматического регулирования и требуют перехода к предиктивным алгоритмам управления на основе цифровых двойников. Цель исследования. Разработка методики нелинейного предиктивного управления технологическими комплексами нефтегазоподготовки на базе цифрового двойника в отечественной среде имитационного моделирования. Методы. Параметрическая идентификация по ретроспективным данным SCADA-систем градиентной коррекцией; линеаризация в рабочей точке с использованием матриц Якоби и последующая дискретизация; сведение задачи оптимального управления к квадратичному программированию на скользящем горизонте; анализ устойчивости, управляемости и наблюдаемости замкнутой системы; верификация модели по паспортным данным и численным экспериментам в MatLab. Научная новизна. Впервые предложена методика интеграции цифрового двойника, построенного методом компонентных цепей, в контур предиктивного управления, учитывающая спефифику идентификации по данным промышленной SCADA, явные технологические ограничения и проверку устойчивости по Ляпунову; разработан алгоритм перехода от нелинейной дифференциально-алгебраической модели к квадратичной задаче оптимизации, решаемой в реальном времени. Результаты. Подтверждена адекватность цифрового двойника теплообменного аппарата: отклонение расчётных статических характеристик от паспортных не превышает 13,5%, а переходные характеристики согласованы с верификационным расчётом в MatLab. Корректность процедур линеаризации и дискретизации обоснована проверкой критериев управляемости и наблюдаемости Калмана и решением уравнения Риккати. Сформулирована постановка задачи предиктивного управления с ограничениями на скользящем горизонте. Практическая значимость. Методика предназначена для внедрения в АСУ ТП промысловых объектов нефтегазоподготовки: её применение повысит энергоэффективность и надёжность регулирования, снизит колебательность технологических параметров и может быть использована при проектировании усовершенствованных систем управления теплообменного оборудования. предиктивное управление, имитационное моделирование, цифровой двойник, среда моделирования МАРС, метод компонентных цепей, нефтегазоподготовка, нелинейные системы, оптимизация, теплообменные аппараты, АСУ ТП.
Ключевые слова: предиктивное управление, имитационное моделирование, цифровой двойник, среда моделирования МАРС, метод компонентных цепей, нефтегазоподготовка, нелинейные системы, оптимизация, теплообменные аппараты, АСУ ТП
Библиография статьи:
Захаров М. Е. Методика нелинейного предиктивного управления технологическими комплексами нефтегазоподготовки / М. Е. Захаров [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 2. – С. 129–134. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-129-134
Авторы и правообладатели: