[发明专利]一种基于示功图矩特征的有杆抽油系统摩擦因数辨识方法

权利要求书

1.一种基于示功图矩特征的有杆抽油系统摩擦因数辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过有杆抽油系统中抽油机几何尺寸、冲程、冲数、泵径、泵深、杆柱组合油液及杆柱的密度和动液面深度对抽油泵工作形式进行数值模拟得到模拟泵功图；

步骤2：建立定向井有杆抽油系统模型，以实测悬点示功图为上边界，给定摩擦因数初值，对定向井有杆抽油系统模型进行差分求解得到仿真泵功图；

步骤3：对进行归一化和二值化处理后的模拟泵功图和仿真泵功图进行基于角度的分区处理，得到N个子区域；

步骤4：针对各子区域计算Hu不变矩的三个低阶不变矩特征，得到一组表示示功图形状特征的矩值序列；

步骤5：建立以模拟泵功图和仿真泵功图各个子区域矩特征为元素的特征向量，并进行标准化处理；

步骤6：以模拟泵功图和仿真泵功图曲线的特征向量为参数建立用来度量两功图相似程度的标准欧式距离D；

步骤7：以标准欧式距离D作为准则函数，度量模拟泵功图和摩擦因数不同取值时仿真泵功图曲线之间的相似度，将求取准则函数D的最值问题转化为多变量函数最小值问题，并利用粒子群算法中的启发式优化搜索算法对问题进行求解，以距离D函数作为粒子群算法的适应度，当函数值D取得最小值或误差满足精度要求时，所对应的函数解即为系统的粘滞阻尼和库仑摩擦的辨识值，即为该有杆抽油系统的摩擦因数辨识值。

2.根据权利要求1所述的基于示功图矩特征的有杆抽油系统摩擦因数辨识方法，其特征在于：所述步骤3中对模拟泵功图和仿真泵功图进行分区处理采用基于角度的图形分割方法，模拟泵功图和仿真泵功图统称为示功图，对二值化后的示功图进行划分，包括以下过程：

步骤3.1：确定示功图的质心坐标；

示功图质心坐标(C_x，C_y)用矩值计算，二维数字图像的(p+q)阶矩的计算公式如下：

其中，g(i，j)是密度函数，指示功图中像素点(i，j)的灰度值函数；M*N表示示功图像素点数目；则示功图物体的质心坐标(C_x，C_y)为：C_x＝m₁₀/m₀₀，C_y＝m₀₁/m₀₀；其中，m₀₀为零阶矩；m₁₀、m₀₁为一阶矩；

步骤3.2：划分示功图子区域；

以质心为坐标原点建立直角坐标系，设向右和向上方向分别为x轴和y轴的正方向，以x轴正方向x轴正方向为起始边，以示功图的质心为中心点，以角度θ为单位按逆时针方向射出N条射线，分别与示功图边界相交，形成N个子区域；各个子区域构成序列P，序列编号从1开始，则以(C_x，C_y)为中心，以角度为i*θ和(i+1)*θ两个方向发出的射线为边，与边界轮廓围成区域为P_i+1，表示第i+1个子区域，i为正整数，0≤i＜N；

步骤3.3：对分区后的示功图子区域进行分割提取；

得到所有子区域序列P₁、P₂、P₃…P_N后，计算射线与示功图边界轮廓的交点，从示功图中分割提取出各个子区域；

所述子区域分割提取采用基于斜率区间的方法对整个示功图进行分割；首先以图形质心为坐标原点建立直角坐标系；然后在各个象限内分别计算射线与示功图边界轮廓的交点的斜率值，确定各个子区域的斜率区间[k_i，k_i+1]，0≤i＜N；最后对整个图形进行像素点的扫描，计算斜率值，将落在同一斜率区间的像素点进行提取、保留，并与两侧分割线共同围成子区域图形。