本文關(guān)鍵詞：多自由度鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制策略的研究　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 多自由度 鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 粘滑振動 滑�？刂� 自適應(yīng)控制 PID控制

【摘要】：石油鉆井系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜,工作環(huán)境復(fù)雜多變且工況惡劣。在鉆井過程中,鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時,鉆井設(shè)備與巖層之間相互作用容易使鉆柱產(chǎn)生粘滑振動,主要表現(xiàn)為井底鉆具組合周期性的粘滯、旋轉(zhuǎn)。為了抑制粘滑振動,研究鉆柱粘滑振動的復(fù)雜機(jī)理,控制鉆機(jī)平穩(wěn)、高效運(yùn)行,對鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行深入研究具有重要的意義。本文研究內(nèi)容主要包含三部分的內(nèi)容。首先給出鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作原理和保證系統(tǒng)特性不變的假設(shè)條件,依據(jù)假設(shè)條件建立了多自由度鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型的動力學(xué)方程和狀態(tài)方程。在MATLAB/simulink環(huán)境下搭建仿真模型,為后面設(shè)計的各種控制器提供基礎(chǔ);其次,設(shè)計了基于三種不同趨近律下的單滑模面和雙滑模面的滑�？刂破�,分析趨近律參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,研究隨著參數(shù)的變化鉆頭和轉(zhuǎn)盤響應(yīng)曲線;基于PID控制器的無抖振的優(yōu)點,在所設(shè)計的滑模控制器中加入PID控制,設(shè)計了PID滑�？刂破�,通過仿真實驗,分析了基于不同趨近律下的PID滑模控制器對系統(tǒng)的動態(tài)性能、抖振情況和魯棒性的影響;最后,通過理論分析了積分滑模控制原理和自適應(yīng)控制原理,設(shè)計了積分滑模自適應(yīng)控制器,通過仿真實驗得出在積分滑模自適應(yīng)控制鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)下具有較好的動態(tài)性能,并能有效地抑制粘滑振動。本文通過對多自由度鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的多種控制策略的研究、分析、對比,得出積分滑模自適應(yīng)控制對鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)具有良好的粘滑振動抑制能力,為后續(xù)進(jìn)行的鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制策略的研究做出了理論鋪墊和借鑒。
[Abstract]:The structure of oil drilling system is complex, the working environment is complex and the working condition is bad. In the drilling process, the interaction between drilling equipment and rock layer can easily make the drill string produce stick-slip vibration. In order to restrain the sticking-slip vibration, study the complex mechanism of the string stick-slip vibration, control the rig running smoothly and efficiently. It is of great significance to study the control strategy of drilling rig rotation system. This paper mainly includes three parts. Firstly, the working principle of drilling rig rotation system and the hypothesis bar to ensure the system characteristics are given. The piece. The dynamic equation and state equation of the rotary system model of the multi-degree-of-freedom drilling rig are established according to the hypothetical conditions, and the simulation model is built under the environment of MATLAB/simulink. To provide the basis for the design of a variety of controllers; Secondly, the sliding mode controller based on the single sliding mode surface and the double sliding mode surface is designed, and the influence of the parameters of the approach law on the stability of the system is analyzed. The response curves of bit and turntable are studied with the change of parameters. Based on the advantages of buffeting free PID controller, PID control is added to the designed sliding mode controller, and a PID sliding mode controller is designed. The effect of PID sliding mode controller based on different approach laws on dynamic performance, buffeting and robustness of the system is analyzed. Finally, through the theoretical analysis of the integrated sliding mode control principle and adaptive control principle, the integral sliding mode adaptive controller is designed. The simulation results show that it has better dynamic performance under the integrated sliding mode adaptive control drilling rig rotation system. And can effectively suppress the stick-slip vibration. This paper through the multi-degree of freedom drilling rig rotation system of a variety of control strategies, analysis, comparison. It is concluded that the integrated sliding mode adaptive control has a good ability to suppress the vibration of the rotary system of the drilling rig, which provides a theoretical basis for the subsequent research on the control strategy of the rotary system of the drilling rig.
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE922

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本文編號：1391497