基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。     

基于管柱压力波的注水井无线通信方法

针对目前注水井测调工作量大以及周期长的问题,提出基于管柱压力波的注水井无线通信方法。开展了基于管柱压力波双向通信的分层注水控制方法研究,探索了压力波控制信号生成和响应的特征,建立了压力波的编码和解码方法,进行了冀东油田模拟井试验。研究结果表明:该方法中压力波进行数据传输过程不需要停止注水,通过操作井口和井下的调节阀即可实现压力波编码;定义了数据帧格式,并且可以根据实际情况扩展数据帧;该方法具有信号无线传输,井下工具简单,测调工作量小,实时测调和测试数据多等优势;模拟试验实现了井口与井下配水器的通信,达到了最优控制。建立的压力波编码和解码方法可以为注水油田智能化管理发展提供基础理论依据。     

基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。     

基于核主成分分析-半监督极限学习机的钻井溢流诊断方法

溢流是钻井作业中最常见的事故之一,如果对溢流监测与诊断不及时,可能导致严重的井控风险,甚至井喷.钻井现场监测数据较多,直接采用这些数据作为溢流诊断模型的输入会增加模型的复杂度,影响模型的准确率,并且在诊断模型建立过程中存在溢流样本数据标记代价较高的问题.为此建立了基于核主成分分析-半监督极限学习机(KPCA-SSELM...     

水下生产控制系统液压子系统仿真与优化设计

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统具备数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能。由于受到水下井口分布范围广、管缆截面积较小、传输距离远等因素影响,水下生产控制系统液压子系统性能的分析较为复杂。为了提高液压子系统性能和验证设计方案合理性,通过建立液压控制系统模型,针对多种工况进行仿真分析,得到液压子系统充压时间、操作时间和关断时间等仿真结果,并对系统的性能和稳定性进行了分析。同时,通过对锁型电磁阀和紧急关断电磁阀的分析和建模仿真,提出液压子系统设计优化方法。优化方法有效缩短了系统响应时间、优化了系统性能,可作为水下生产控制系统研究、设计的参考。     

基于岭估计的化工过程测量置信水平研究(英文)

Ordinary least squares （OLS） algorithm is widely applied in process measurement, because the sensor model used to estimate unknown parameters can be approximated through multivariate linear model. However, with few or noisy data or multi-collinearity, unbiased OLS leads to large variance. Biased estimators, especially ridge es-timator, have been introduced to improve OLS by trading bias for variance. Ridge estimator is feasible as an esti-mator with smaller variance. At the same confidence level, with additive noise as the normal random variable, the less variance one estimator has, the shorter the two-sided symmetric confidence interval is. However, this finding is limited to the unbiased estimator and few studies analyze and compare the confidence levels between ridge estima-tor and OLS. This paper derives the matrix of ridge parameters under necessary and sufficient conditions based on which ridge estimator is superior to OLS in terms of mean squares error matrix, rather than mean squares error. Then the confidence levels between ridge estimator and OLS are compared under the condition of OLS fixed sym-metric confidence interval, rather than the criteria for evaluating the validity of different unbiased estimators. We conclude that the confidence level of ridge estimator can not be directly compared with that of OLS based on the criteria available for unbiased estimators, which is verified by a simulation and a laboratory scale experiment on a single parameter measurement.     

渤海水下油气生产控制系统适应性分析

介绍了水下生产系统目前常用的几种控制类型,通过对比深水与浅水水下控制系统结构、控制距离、分配单元、控制对象、响应时间的差异性,分析各自类型和特点,并结合渤海海域的环境特点,对控制系统结构部分进行优化设计,提出适用于渤海浅水区域的水下控制系统设计方案.能够在满足油气井安全性的前提下,降低开发成本,保障生产效率,为适用于渤海浅水区域油气田航道区、敏感区开发的国产化水下生产系统提供参考.     

网络化拉格朗日系统协调跟踪控制: 算法与实验

针对参数不确定条件下的网络化拉格朗日系统,提出了一种基于Lyapunov理论的分布式自适应协调控制器设计方法.区别于现有的网络化拉格朗日系统控制方法,本文的方法适用于更广泛的有向通信拓扑系统,即只要求通信拓扑包含一棵具有动态领导节点的生成树.进一步考虑邻节点系统的速度信息未知的情形,提出一种基于分布式滤波器的自适应协调跟踪控制方法.最后,给出了一个网络化多机械臂实验平台,进行了实验研究,验证了算法的有效性.     

提高测量可靠性的多传感器数据融合有偏估计方法

为了提高测量数据可靠性,多传感器数据融合在过程控制领域得到了广泛应用. 本文基于有偏估计能够减小最小二乘无偏估计方差的思想,提出采用多传感器有偏估计数据融合改善测量数据可靠性的方法. 首先,基于岭估计提出了有偏测量过程,并给出了测量数据可靠性定量表示方法,同时证明了有偏测量可靠度优于无偏测量可靠度. 其次,提出了多传感器有偏估计数据融合方法,证明了现有集中式与分布式无偏估计数据融合之间的等价性. 最后,证明了多传感器有偏估计数据融合收敛于无偏估计数据融合. 实例应用验证了方法的有效性.     

基于证据理论的共因失效因子不确定性分析

安全仪表系统常通过计算其平均要求时失效概率(PFD(avg))来验证其是否满足目标安全完整性水平。计算PFD(avg)的众多参数中,共因失效因子β的变化对输出结果的影响是最大的。然而,由于共因失效的复杂性,β的估算十分困难。标准IEC61508中通过专家对一系列问题的评分来估算β,却没有考虑评分本身存在的不确定性以及多专家评分的影响,难以得到十分可信的β。针对以上问题,本文提出一种基于证据理论的β因子不确定性分析方法,以解决专家评分不确定性和多专家评分融合的问题。此方法将专家、专家评分和得分区间分别视为证据理论中的证据源、证据和焦元,并定义了焦元的权值(WFE)概念,最后将各焦元权值与对应的基本β值相乘后求总和得到新的考虑了不确定性的β。文章最后通过实例验证了方法的实用性和可行性,并且由分析知增加证据源会改变融合结果的不确定度,并且融合结果的不确定度与证据间总的冲突程度成正比。