متحكمات التعلم الذاتي في صناعة النفط والغاز

الملخص

في الآونة الاخيرة، تم استعمل الذكاء الاصطناعي بشكل واسع في حل المشاكل في الصناعات النفطية سواء كانت
في التنقيب او في الانتاج. هذا البحث يستعمل احدث الخوارزمية متخصصة بالذكاء الاصطناعي في التعلم
الاجباري لحل مشاكل و السيطرة على المعدات النفطية، حيث ان هذه الخوارزمية تسمى خوارزمية البرمجة
الديناميكية المباشرة. خوارزمية البرمجة الديناميكية تتكون من شبكتين عصبيتين احدهما تسمى الشبكة الناقدة و
التي تجهز اشارة تقيم الاداء، اما الشبكة الثانية تسمى الشبكة الممثل او المسيطر والتي تجهز اشارة السيطرة
للمعدات المراد السيطرة عليها.
أن خوارزمية البرمجة الديناميكية مصممة لتعليم المسيطرات بدون معرفة النموذج الرياضي للمعدات أو الاجهزة و
هي تتعلم بشكل مباشر بدون التدخل البشري و بحسب مبادئ نظرية ماركوف. اي يمكن لهذا الخوارزمية ان تتكيف
للسيطرة على المعدات مع تغير الظروف و ضمن شروط البيئية المختلفة و بدون الرجوع الى البشر، اي يكون
التعلم ذاتي وذلك من خلال تكبير اشارة الربح (او تقليل اشارة الخطأ). في هذا البحث تم اختيار نموذج صعب
السيطرة و الذي يسمى نظام الرباعي الخزانات لثلاث اسباب. اولا: ان نظام الرباعي الخزانات يوجد في معظم
المجالات النفطية (النظام بشكل كامل او اجزء النظام). حيث يتكون من اربع خزانات مربوطة سوية مع مضختين
كهربائيتين و عدد من الصمامات ابرزها صمامان ذي تحكم هوائي-كهربائي. ثانيا: ان نظام الرباعي الخزانات هو
نظام معقد صعب السيطرة علية. لذلك اذا خوازمية البرمجة الديناميكية تمكنت من السيطرة على النظام، فيكون من
السهولة للخوارزمية ان تسيطر على اي نظام ذي نموذج اسهل. ثالثا: ان نظام الرباعي الخزانات هو نظام متعدد
الادخالات و الاخراجات، لذلك هو يوائم معظم الاجهزة و المعدات النفطية ذات ادخالات و اخراجات متعددة. هذا
البحث تم اختباره مع اشهر مسيطر والذي يستعمل حاليا في المعامل و المنشئات النفطية او الصناعية هو مسيطر
النسبي-التكاملي-التفاضلي وتم اختباره و مقارنته مع خوارزمية البرمجة الديناميكية و التي تم تنفيذها بواسطة
برنامج الماتلاب (حيث ان مخرجات الموديل اللاخطي مقاربة جدا للاختبارات العملية الواقعية). حيث تبين ان
خوارزمية البرمجة الديناميكية تسيطر على النموذج رباعي الخرانات بشكل افضل و اسرع من حيث عدم تجاوز
القيم المطلوبة و بفترة زمنية قصيرة وكل هذا تتم من خلال التعلم الذاتي (التعلم من الصفر و بدون التدخل
البشري). حيث ان النتائج المستحصلة بأستعمال خوارمية البرمجة الديناميكية قد تحسنت الى 99.2466 % مقارنة
مع مسيطر النسبي-التكاملي –التفاضلي.