本文關(guān)鍵詞：基于模糊PID的牙輪鉆機推進回轉(zhuǎn)控制的研究

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【摘要】：牙輪鉆機的鉆進控制系統(tǒng)在很大程度上決定了鉆機的性能,目前國內(nèi)液壓鉆機普遍采用了節(jié)流調(diào)速方式[1],因此存在能量利用效率低、鉆進控制效果較差的問題,本文采用容積調(diào)速方案,通過調(diào)整變量泵的排量進行壓力或流量調(diào)節(jié),適應(yīng)鉆進作業(yè)時負載的變化。鉆機作業(yè)的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,傳統(tǒng)的壓力直接反饋控制方式,應(yīng)對復(fù)雜鉆進工況時表現(xiàn)的效果較差,使用電液比例控制方式,將其轉(zhuǎn)化為壓力-電反饋,實現(xiàn)對壓力、速度、位移、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的調(diào)整與補償,保證高效作業(yè)的同時,使鉆進過程更加平穩(wěn)、可靠。本文首先分析液壓元件的工作原理,建立了液壓分立元件的傳遞函數(shù)模型,并使用MATLAB/Simulink搭建液壓系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型,分析其開環(huán)階躍響應(yīng)特性;進一步使用AMESim對液壓功能部件與整個回路進行物理建模,兩類模型互相驗證其正確性與準確性。基于物理型式的建模在直觀性、準確性上具有明顯優(yōu)勢,因此后文著重采用該方式對系統(tǒng)特性進行分析。傳統(tǒng)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好,缺點是當系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時,控制器的所有參數(shù)固定不變,在應(yīng)對復(fù)雜多變的工況時,不能保持參數(shù)最優(yōu)。因此本文使用PID算法為對照組,另外設(shè)計了模糊自適應(yīng)PID算法,實現(xiàn)PID控制器相關(guān)參數(shù)的在線實時調(diào)整,結(jié)合AMESim與Simulink分別在物理建模與控制分析上的優(yōu)勢,對液壓鉆進控制系統(tǒng)進行仿真與分析,最終得到的結(jié)果符合預(yù)期的效果,在一定程度上提升了鉆進控制系統(tǒng)的性能。
【關(guān)鍵詞】：模糊PID AMESim 鉆進控制 Simulink
【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】：2016
【分類號】：TD422.1;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 本課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國外牙輪鉆機研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國內(nèi)牙輪鉆機研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題研究目的和意義14-15
• 1.4 本課題主要研究的內(nèi)容15-18
• 第2章 推進回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)工況適應(yīng)方案18-30
• 2.1 牙輪鉆機鉆進原理與結(jié)構(gòu)型式18-20
• 2.1.1 加壓提升系統(tǒng)型式18-19
• 2.1.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)型式19-20
• 2.2 牙輪鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計20-26
• 2.2.1 牙輪鉆機液壓調(diào)速系統(tǒng)類型20-22
• 2.2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理22-24
• 2.2.3 加壓提升回路24-25
• 2.2.4 液壓系統(tǒng)回轉(zhuǎn)回路25-26
• 2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算26-29
• 2.3.1 加壓系統(tǒng)計算26-28
• 2.3.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)計算28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 牙輪鉆機推進回轉(zhuǎn)系統(tǒng)理論分析30-46
• 3.1 鉆機回轉(zhuǎn)加壓閉環(huán)控制系統(tǒng)方案30-32
• 3.1.1 液壓系統(tǒng)建模常用方法30-31
• 3.1.2 鉆機鉆進控制系統(tǒng)整體設(shè)計31-32
• 3.2 鉆機加壓系統(tǒng)元件的Simulink建模32-44
• 3.2.1 電液比例變量機構(gòu)建模32-40
• 3.2.2 泵-加壓馬達建模40-42
• 3.2.3 泵-回轉(zhuǎn)馬達建模42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第4章 液壓系統(tǒng)分析與仿真46-60
• 4.1 電液比例閥動態(tài)特性的分析46-48
• 4.2 軸向柱塞變量泵48-53
• 4.3 鉆機液壓主回路53-59
• 4.3.1 兩類模型的動態(tài)響應(yīng)對比53-57
• 4.3.2 主回路系統(tǒng)的分析57-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 控制器算法及仿真60-78
• 5.1 模糊自適應(yīng)PID控制60-63
• 5.1.1 PID控制器的工作原理60-61
• 5.1.2 模糊控制原理61-62
• 5.1.3 模糊自適應(yīng)PID控制原理62-63
• 5.2 自適應(yīng)PID模糊控制器設(shè)計63-70
• 5.2.1 加壓系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計63-68
• 5.2.2 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)模糊控制器設(shè)計68-70
• 5.3 加壓系統(tǒng)自適應(yīng)模糊PID控制仿真70-76
• 5.4 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)自適應(yīng)模糊PID控制仿真76-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第6章 總結(jié)和展望78-80
• 6.1 總結(jié)78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84

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本文編號：694720