導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),對(duì)其準(zhǔn)確、快速的控制直接決定了鉆井的效率和可靠性。由于井下復(fù)雜多變的環(huán)境以及各種摩擦的影響,要建立準(zhǔn)確的穩(wěn)定平臺(tái)數(shù)學(xué)模型是比較困難的,因此一些傳統(tǒng)的控制策略已經(jīng)不能滿足對(duì)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)的控制要求。本文應(yīng)用了干擾觀測(cè)器和滑模變結(jié)構(gòu)控制理論相結(jié)合的控制方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)的控制。針對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)存在的摩擦問(wèn)題帶來(lái)的不確定性以及受到的各種未知的擾動(dòng),提出了基于干擾觀測(cè)器（Disturbance observer,DOB）的導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)控制,以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和少量的計(jì)算代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的抑制。用PIDDOB來(lái)抑制系統(tǒng)所受到的不確定干擾,以滿足系統(tǒng)性能的控制要求。采用Lugre模型在matlab下仿真,研究了控制系統(tǒng)在非線性因素影響下的控制效果,并且分析了在參數(shù)攝動(dòng)和未知干擾力矩的變化作用下的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)魯棒性。通過(guò)設(shè)計(jì)干擾觀測(cè)器補(bǔ)償穩(wěn)定平臺(tái)未知干擾以及內(nèi)部模型的誤差,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。通過(guò)對(duì)控制策略進(jìn)行仿真,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在該控制方法下,導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)能夠抑制外部擾動(dòng),在一定程度上克服了非線性的影響以及參數(shù)攝動(dòng)的影... 

【文章來(lái)源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖 2-2 穩(wěn)定平臺(tái)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖從圖 2-2 可以看出，穩(wěn)定平臺(tái)輸入的是預(yù)設(shè)的工具面角。輸出的是實(shí)際測(cè)量所得的設(shè)備水平角度，把控制軸的角速率和工具面角作為系統(tǒng)的回饋。從系統(tǒng)方框圖可以看出，該系統(tǒng)有兩個(gè)回環(huán)即位置環(huán)和速率環(huán)。外環(huán)是位置環(huán)，實(shí)際的工具面角由加速度計(jì)來(lái)獲得。內(nèi)環(huán)是速率環(huán)，角速率根據(jù)陀螺儀來(lái)獲得；系統(tǒng)先給定一個(gè)工具面角，當(dāng)加速度計(jì)一記錄到到實(shí)測(cè)的工具面角與之前設(shè)定的工具面角不同時(shí)，內(nèi)環(huán)就會(huì)受到由于工具面角偏差導(dǎo)致的電壓信號(hào)的作用，這就等于使當(dāng)前內(nèi)環(huán)的給定值發(fā)生了變化。該信號(hào)經(jīng)過(guò)PWM 電路的脈沖寬度調(diào)制以后作用在 MOS 管上，下發(fā)電機(jī)的電磁力距根據(jù)電樞電流的變化而變化，驅(qū)動(dòng)上盤閥旋轉(zhuǎn)使其控制軸的方向發(fā)生變化，直到工具面角誤差變?yōu)榱恪?.1.3 穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)的特征穩(wěn)定平臺(tái)是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井井下工具系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是一個(gè)通過(guò)軸承固定在工具內(nèi)部的可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的平臺(tái)，根據(jù)地面控制指令及安裝在平臺(tái)內(nèi)部的傳感器信息和程序控制偏置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行導(dǎo)向鉆井工作。和航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域比較，導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)具有以下主要特點(diǎn)：

第二章 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)原理及建模電流和電磁力矩的比例常數(shù)為：0.22(/)75018260NmAIMKeE 輸出軸上的電磁力矩602 nPPMmme ，且 Pm 是機(jī)器的功率，Ω是設(shè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。臺(tái)的廣義受控對(duì)象結(jié)構(gòu)如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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