【摘要】：隨鉆測(cè)量系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越來越大,對(duì)井下數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的要求越來越高�；诩羟姓袷庨y式連續(xù)波脈沖發(fā)生器的井下數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)具有很高的理論傳輸速率,目前國內(nèi)相關(guān)研究尚處于起步階段。本文的主要工作分為井下數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)和永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)開發(fā)與控制。首先介紹了連續(xù)波泥漿脈沖器的工作原理,然后分析了振蕩剪切閥式連續(xù)波泥漿脈沖器的數(shù)學(xué)模型,討論了基于此模型的泥漿脈沖信號(hào)調(diào)制的方式,確定了FSK和PSK的調(diào)制方式適用于連續(xù)泥漿脈沖的調(diào)制,ASK的調(diào)制方式更類似于正脈沖發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方式。針對(duì)永磁同步電機(jī)的控制問題,首先進(jìn)行了仿真研究。在以振蕩剪切閥式泥漿脈沖器為特定對(duì)象時(shí),其控制系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)位置的控制系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn),在使用PID控制器和磁場(chǎng)定向的矢量控制方法下,速度環(huán)的控制系統(tǒng)在每個(gè)周期都會(huì)造成轉(zhuǎn)閥位置的誤差累積,在一定的時(shí)間內(nèi),會(huì)造成泥漿脈沖信號(hào)的相位滯后。最終,確定使用位置環(huán)控制系統(tǒng)以更好地適應(yīng)PSK的信號(hào)調(diào)制方式。仿真研究發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)的傳輸速率提高到10 bit/s以上。然后對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。硬件電路包括以TMS320F28335為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、功率驅(qū)動(dòng)電路以及位置信號(hào)處理電路等。軟件部分包括控制系統(tǒng)初始化、SVPWM算法和串口通信等電路。此外,使用VC++6.0軟件設(shè)計(jì)了基于串口通信的上位機(jī)軟件,用以存儲(chǔ)、顯示電機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中采集的數(shù)據(jù)等。最后,搭建電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠完成電機(jī)的控制任務(wù),上位機(jī)和下位機(jī)能夠良好地協(xié)同工作。
[Abstract]:The amount of data transmitted in the measurement system while drilling is increasing, and the requirement of downhole data transmission technology is becoming higher and higher. The downhole data transmission technology based on shearing oscillation valve continuous wave pulse generator has a high theoretical transmission rate. The main work of this paper is divided into downhole data modulation technology and permanent magnet synchronous motor drive development and control. This paper first introduces the working principle of continuous wave mud pulsator, then analyzes the mathematical model of oscillatory shear valve continuous wave mud pulse, and discusses the modulation mode of mud pulse signal based on this model. It is determined that the modulation mode of FSK and PSK is more similar to that of positive pulse generator when it is suitable for continuous mud pulse modulation. The control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied by simulation. The control system is a dynamic position control system when the oscillating shearing valve mud pulsator is used as a specific object. It is found that the speed loop control system can cause the error accumulation of the rotary valve position in each cycle under the PID controller and the vector control method oriented to the magnetic field. In a certain period of time, the phase lag of the mud pulse signal will be caused. Finally, the position loop control system is determined to better adapt to the PSK signal modulation. Simulation results show that the system can increase the data transmission rate to more than 10 bit/s. Then the design of hardware and software system driven by PMSM is introduced in detail. The hardware circuit includes digital control system based on TMS320F28335, current detecting circuit, voltage detecting circuit, power driving circuit and position signal processing circuit. The software includes control system initialization SVPWM algorithm and serial communication circuit. In addition, the upper computer software based on serial communication is designed by using VC 6.0 software, which can store and display the data collected during motor motion. Finally, the experimental test platform of motor motion control is built, and the experimental research is carried out. The experimental results show that the PMSM drive system can complete the control task of the motor, and the upper computer and the lower computer can work together well.
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM341

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本文編號(hào)：2162282