發(fā)布時(shí)間：2018-02-03 08:47

  本文關(guān)鍵詞： 牙輪鉆機(jī) 鉆進(jìn)控制 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 仿真分析　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鉆進(jìn)系統(tǒng)是牙輪鉆機(jī)的主要組成部分,鉆機(jī)性能的好壞很大程度上取決于鉆進(jìn)系統(tǒng)的性能,鉆進(jìn)系統(tǒng)主要完成兩個(gè)動作:鉆桿的給進(jìn)-提升動作和鉆桿的回轉(zhuǎn)動作,這兩個(gè)動作分別對應(yīng)鉆進(jìn)系統(tǒng)的兩個(gè)液壓控制回路,即給進(jìn)-提升回路和回轉(zhuǎn)回路,對牙輪鉆機(jī)鉆進(jìn)的控制就是對這兩個(gè)液壓回路的控制。本文首先對牙輪鉆機(jī)鉆進(jìn)系統(tǒng)的兩個(gè)液壓回路進(jìn)行了分析,并且對液壓回路常用的兩種調(diào)速形式節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速進(jìn)行了對比分析,通過對比選用了功率損失小、效率高的容積調(diào)速形式作為鉆進(jìn)系統(tǒng)液壓回路的調(diào)速形式,并用AMESim液壓仿真軟件畫出了兩個(gè)液壓回路的原理圖,計(jì)算了液壓回路的部分性能參數(shù)。鉆機(jī)鉆進(jìn)控制系統(tǒng)的主要控制對象就是鉆進(jìn)系統(tǒng)的液壓回路,通過液壓回路控制鉆桿的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn),為了對液壓回路進(jìn)行控制仿真,本文中對液壓回路的各液壓元件進(jìn)行了原理及其相互作用分析,建立了其簡化的數(shù)學(xué)模型,并用Simulink建立了回路整體數(shù)學(xué)模型,用AMESim液壓仿真軟件建立了加壓回路與回轉(zhuǎn)回路的物理仿真模型,分別用兩種模型對回路進(jìn)行仿真分析,對比兩種模型的仿真分析結(jié)果,驗(yàn)證模型的正確性。鉆進(jìn)系統(tǒng)液壓回路在開環(huán)狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定性較差,并且在負(fù)載突變時(shí)震蕩較明顯,需要進(jìn)行閉環(huán)控制,本文選用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法,相比于傳統(tǒng)PID控制器,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器不僅繼承了其結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn),還能實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自整定,并且具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力力,能夠邊工作邊根據(jù)傳感器反饋的地層數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí),使鉆進(jìn)控制更好的適應(yīng)地層變化。用Simulink控制仿真軟件分別搭建了傳統(tǒng)PID控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的模型,并且分別用這兩控制器的模型與用AMESim搭建的液壓回路模型進(jìn)行了聯(lián)合仿真,仿真結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制下鉆進(jìn)系統(tǒng)的性能更好。
[Abstract]:Drilling system is the main part of rotary drilling rig. The performance of drilling rig depends on the performance of drilling system to a great extent. Drilling system mainly completes two actions: the feeding and lifting of the drill pipe and the rotary movement of the drill pipe. These two actions correspond to the two hydraulic control circuits of the drilling system, namely, the feed-lift loop and the rotary loop respectively. The control of drilling wheel drilling is the control of these two hydraulic circuits. Firstly, two hydraulic circuits of drilling system of rotary drilling machine are analyzed in this paper. And the hydraulic circuit commonly used two types of throttling speed regulation and volume speed regulation were compared and analyzed, through the comparison of the choice of small power loss. The high efficiency volumetric speed regulation form is used as the speed regulation form of hydraulic circuit of drilling system, and the schematic diagram of two hydraulic circuits is drawn with AMESim hydraulic simulation software. The main control object of drilling control system is the hydraulic circuit of drilling system, which controls the movement of drill pipe to realize drilling. In order to control and simulate the hydraulic circuit, the principle and interaction of the hydraulic components in the hydraulic circuit are analyzed in this paper, and its simplified mathematical model is established. The whole mathematical model of the loop is established with Simulink, and the physical simulation model of the pressurized loop and the rotary loop is established by using the AMESim hydraulic simulation software. The simulation results of the two models are compared to verify the correctness of the model. The hydraulic loop of drilling system has poor stability in open loop state. And the vibration is obvious in the sudden change of load, so the closed-loop control is needed. In this paper, the neural network PID control algorithm is used, compared with the traditional PID controller. Neural network PID controller not only inherits the advantages of simple structure, but also realizes the self-tuning of parameters, and has a strong learning ability. Ability to learn from formation data feedback from sensors while working. The model of traditional PID controller and neural network PID controller is built by using Simulink control simulation software. The simulation results show that the performance of the drilling system under the control of neural network PID is better.
【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】：TD422.1

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本文編號：1486938