發(fā)布時間：2018-03-13 09:42

  本文選題：舉升位姿　切入點：模糊控制　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在進行大陸科學(xué)鉆探作業(yè)過程中,往往需要將成百上千根鉆桿在鉆井平臺和地面間進行運輸與反運輸。這部分工作主要以人力作業(yè)為主,不僅效率低下,而且危險性高,易造成人身傷亡重大事故。目前,國內(nèi)有部分井場使用半自動化裝置來運移鉆具,但效率仍然較低、操作不便,遠遠不能滿足井場生產(chǎn)的需要。國外關(guān)于這方面的技術(shù)相對成熟,但其裝備多用于海洋鉆探領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代自動化技術(shù)的不斷發(fā)展,針對鉆具在上下平臺間進行輸運的專用裝備的研究,也日漸提上日程。本文依托于國家深部探測技術(shù)與實驗研究專項(SinProbe-09-05)中子課題“全液壓自動貓道研制”,針對其關(guān)鍵機構(gòu)——舉升機構(gòu)進行探討,重點分析其撐桿液壓缸位置的控制策略,并對其進行優(yōu)化控制。首先,本文從舉升機構(gòu)的工作原理出發(fā),介紹其結(jié)構(gòu)組成和工作流程,闡述撐桿機構(gòu)液壓缸的位置控制重要作用。根據(jù)舉升機構(gòu)的動作流程,設(shè)計負(fù)載敏感控制系統(tǒng);建立閥控非對稱液壓缸數(shù)學(xué)模型,以求解控制系統(tǒng)的傳遞特性;最后研究適應(yīng)變載荷下的控制策略。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)電液比例控制系統(tǒng)研究本設(shè)計借助負(fù)載敏感泵來組建負(fù)載敏感系統(tǒng),其能夠感知并滿足外界負(fù)載的壓力或流量變化,以適應(yīng)執(zhí)行件外部載荷不斷變化的情況。比例多路閥能夠?qū)崿F(xiàn)多個執(zhí)行件同時工作,且能夠?qū)崿F(xiàn)流量的比例控制,與負(fù)載敏感技術(shù)一起配合來使用,滿足本設(shè)計機構(gòu)中多執(zhí)行元件的需求。本文重點研究并建立了閥控非對稱液壓缸數(shù)學(xué)模型,該模型與比例多路閥數(shù)學(xué)模型、傳感器數(shù)學(xué)模型一起借助PLC控制器組建控制系統(tǒng)模型,用于求解本控制系統(tǒng)的傳遞特性。(2)模糊控制器設(shè)計根據(jù)測得的誤差和誤差變化率,制定模糊控制規(guī)則來實現(xiàn)PID控制參數(shù)的在線自整定。根據(jù)實際需要,其隸屬函數(shù)選用常用的三角形函數(shù);模糊推理模塊選用瑪達尼(Mamdani)最小推理法;解模糊模塊采用重心法。(3)自適應(yīng)模糊PID控制策略研究在單位階躍函數(shù)的激勵下,通過常規(guī)PID控制結(jié)果曲線與模糊PID控制結(jié)果曲線的對比,確定在本系統(tǒng)中模糊PID控制更優(yōu)的控制效果。最后通過實驗的方式進一步驗證了模糊PID控制策略。
[Abstract]:In the process of continental scientific drilling, it is often necessary to transport and reverse transport of hundreds of drill pipes between drilling platforms and the ground. This part of the work mainly consists of manual work, which is not only inefficient but also dangerous. At present, some wells in China use semi-automatic devices to move drilling tools, but the efficiency is still low and the operation is not convenient. Far from being able to meet the needs of well site production. Foreign technology in this field is relatively mature, but its equipment is mostly used in the field of offshore drilling. With the continuous development of modern automation technology, Research on the special equipment for transporting drilling tools between upper and lower platforms, This paper is based on the national project SinProbe-09-05), "the development of fully hydraulic automatic catwalk," and discusses its key mechanism, lifting mechanism. This paper mainly analyzes the control strategy of hydraulic cylinder position and optimizes it. Firstly, this paper introduces the structure composition and work flow from the working principle of lifting mechanism. This paper expounds the important role of position control of hydraulic cylinder of bracing mechanism, designs load sensitive control system according to the movement flow of lifting mechanism, establishes mathematical model of valve controlled asymmetric hydraulic cylinder to solve the transfer characteristic of control system. The main contents of this paper are as follows: 1) Electro-hydraulic proportional control system; this design uses load sensitive pump to build load sensitive system. It can perceive and satisfy the pressure or flow change of the external load to adapt to the changing external load of the actuator.; the proportional multiplex valve can realize the simultaneous operation of multiple actuators and the proportional control of the flow rate. This paper focuses on the research and establishment of the mathematical model of valve controlled asymmetric hydraulic cylinder, which is combined with the proportional multi-way valve mathematical model. The sensor mathematical model is constructed with the help of PLC controller, which is used to solve the transfer characteristic of the control system. The fuzzy controller is designed according to the measured error and error change rate. The fuzzy control rules are formulated to realize the on-line self-tuning of PID control parameters. According to the actual needs, the membership functions are usually used triangle functions, the fuzzy reasoning module is based on the minimum reasoning method of Madani Mamdani. The adaptive fuzzy PID control strategy based on the barycenter method is used to study the comparison between the conventional PID control result curve and the fuzzy PID control result curve under the excitation of the unit step function. The better control effect of fuzzy PID control in this system is determined. Finally, the fuzzy PID control strategy is further verified by experiment.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P634;TP273

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本文編號：1605830