發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 02:37

【摘要】：能源對于我們?nèi)祟惿鐣?huì)當(dāng)前生存和未來發(fā)展的重要性毋庸置疑,在任何國家和地區(qū)能源都有著最重要的戰(zhàn)略地位。當(dāng)今世界,在人類社會(huì)消費(fèi)的能源中,石油牢牢占據(jù)著最重要的地位,而用來對石油資源進(jìn)行先前勘探以及規(guī)模開發(fā)的裝置就是石油鉆機(jī)。它是成套的設(shè)備,作為一個(gè)聯(lián)合機(jī)組,由眾多的系統(tǒng)和配套的設(shè)備所組成。其中,動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備為石油鉆機(jī)的運(yùn)行提供動(dòng)力。由于永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕,與其它電機(jī)相比,永磁同步電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的靈活性使其在驅(qū)動(dòng)負(fù)載、精簡設(shè)備方面有明顯優(yōu)勢。除此之外,永磁同步電機(jī)還具有高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。因此本文將永磁同步電機(jī)作為石油鉆機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備,研究其控制策略。本文分析了石油鉆機(jī)系統(tǒng)中絞車、鉆井泵和轉(zhuǎn)盤這三大工作機(jī)組的運(yùn)行情況,之后對永磁同步電機(jī)的基本機(jī)構(gòu)、常見分類和三大坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型及三者之間的坐標(biāo)變換進(jìn)行介紹。對于三個(gè)坐標(biāo)系間的坐標(biāo)變換進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并建立了dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上建立了永磁同步電機(jī)的矢量控制模型。針對石油鉆機(jī)過程具有的非線性、不確定性和時(shí)變的特點(diǎn),將模型預(yù)測控制算法中的動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制算法應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的速度環(huán)控制中,經(jīng)過對被控對象的模型預(yù)測、對控制量的滾動(dòng)優(yōu)化和最后的反饋校正,最終實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制,在Matlab/Simulink環(huán)境下建立模型進(jìn)行仿真,并與傳統(tǒng)的速度環(huán)PI控制進(jìn)行對比,證明了基于動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制的永磁同步電機(jī)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)和魯棒性方面的優(yōu)越性。在分析石油鉆機(jī)系統(tǒng)工作機(jī)組運(yùn)行情況時(shí),又考慮到鉆機(jī)系統(tǒng)工作環(huán)境及工作狀況的復(fù)雜性,當(dāng)發(fā)生未知且不可預(yù)測的外部擾動(dòng)或者模型失配較嚴(yán)重的情況時(shí),會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制性能出現(xiàn)明顯的下降,同時(shí)電機(jī)自身的參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而影響整個(gè)鉆機(jī)系統(tǒng)的正常工作。因此針對復(fù)雜工況下的負(fù)載擾動(dòng)、電機(jī)參數(shù)變化等問題,設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器的擾動(dòng)前饋補(bǔ)償裝置,將動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器相結(jié)合。通過仿真分析對比,證明了具有擾動(dòng)前饋補(bǔ)償裝置的動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測控制具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,并且在負(fù)載干擾下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性更高,說明該控制策略更能匹配石油鉆機(jī)系統(tǒng)在復(fù)雜工況下對于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制要求。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE922

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陸剛;;透析永磁同步電機(jī)的應(yīng)用技術(shù)[J];電源世界;2018年04期

2 閆榮妮;王瑞男;張偉;;永磁同步電機(jī)控制策略研究[J];防爆電機(jī);2018年04期

3 楊立超;王赫;于海蒂;;內(nèi)置式永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與電磁耦合分析[J];內(nèi)燃機(jī)與配件;2018年20期

4 張小媛;董正剛;李祥志;;永磁同步電機(jī)的振動(dòng)控制研究[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2018年21期

5 蘇鳴翰;;永磁同步電機(jī)的模糊控制研究[J];鞍山師范學(xué)院學(xué)報(bào);2016年04期

6 于慎波;李紅;翟鳳軍;鐘雙雙;夏鵬澎;;基于nCode Design-Life的永磁同步電機(jī)主軸的疲勞特性分析[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2017年01期

7 趙長春;劉鳳春;;基于模糊迭代的永磁同步電機(jī)位置跟蹤控制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2016年12期

8 胡余生;曾學(xué)英;陳彬;;熱配合下永磁同步電機(jī)的鐵損分析及優(yōu)化[J];微電機(jī);2016年12期

9 胡靜;尚俊云;米乾寶;;永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量辨識(shí)研究[J];微電機(jī);2016年12期

10 張志偉;張?zhí)煲?;永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的無速度傳感器研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2017年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 才立忠;吳衛(wèi)楠;饒界;盧有君;李艷斌;;基于耦合場仿真的永磁同步電機(jī)噪聲分析[A];2016中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2016年

2 張立軍;方杰;王心堅(jiān);孟德建;;永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)多場耦合建模與分析[A];2016中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2016年

3 徐煜昊;夏加寬;李天元;;電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[A];第十四屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2017年

4 宋得雪;聶磊;彭兵;;分?jǐn)?shù)槽交替極永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分析[A];第十四屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2017年

5 董新宇;趙希梅;;基于滑�？刂频挠来磐诫姍C(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[A];第十四屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2017年

6 王正祥;于明湖;;壓應(yīng)力對壓縮機(jī)用永磁同步電機(jī)鐵損的影響及改善分析[A];2016年中國家用電器技術(shù)大會(huì)論文集[C];2016年

7 李風(fēng)輝;董婷;;電動(dòng)汽車用多相永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)與分析[A];第十三屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2016年

8 雷鳴凱;朱國昕;;永磁同步電機(jī)帶遺忘因子的迭代學(xué)習(xí)控制[A];第十三屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2016年

9 李生祥;韓雪巖;;高速永磁同步電機(jī)三維全域溫度場數(shù)值計(jì)算[A];第十二屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2015年

10 張gq星;楊霞;;一種改進(jìn)的SVPWM永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究[A];第十二屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 陳正軍;嵊州，奏響產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)行曲[N];紹興日報(bào);2017年

2 申軍平　雷冬梅;永磁同步電機(jī)承擔(dān)主牽引驅(qū)動(dòng)[N];運(yùn)城日報(bào);2010年

3 張永法;F2TP永磁同步電機(jī)掀起節(jié)能革命[N];中國紡織報(bào);2007年

4 劉文碩;永磁同步電機(jī)助推紡織機(jī)節(jié)能[N];中國工業(yè)報(bào);2007年

5 楊建光;永磁同步電機(jī)牽引系統(tǒng)研發(fā)取得突破[N];人民鐵道;2015年

6 劉文碩;高效永磁同步電機(jī)降低設(shè)備電力損耗[N];中國紡織報(bào);2007年

7 吳濤;永銅選廠球磨機(jī)同步電機(jī)勵(lì)磁裝置改造成功[N];中國有色金屬報(bào);2005年

8 ;超高速防爆變頻調(diào)速同步電機(jī)研制成功[N];中國技術(shù)市場報(bào);2011年

9 本報(bào)記者 丁波;“上上下下”更綠色[N];解放日報(bào);2005年

10 記者 李文峰 通訊員 姜尚昆 易臣;全球首套盾構(gòu)機(jī)永磁同步電機(jī)交付[N];湖南日報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 曾德鵬;多單元永磁同步電機(jī)無機(jī)械負(fù)荷間接測試方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

2 于吉坤;高速永磁同步電機(jī)電磁分析與轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

3 王東東;同步電機(jī)及虛擬同步電機(jī)的等效Lorenz模型及穩(wěn)定性分析[D];華南理工大學(xué);2017年

4 肖海峰;永磁同步電機(jī)精確控制方法及若干關(guān)鍵問題研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

5 鄧惟滔;永磁同步電機(jī)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制[D];天津大學(xué);2017年

6 喬峰;永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)幾類自適應(yīng)控制策略研究[D];山東大學(xué);2018年

7 陸ZK泉;永磁同步電機(jī)無傳感器矢量控制技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2016年

8 李東;永磁同步電機(jī)的混沌控制方法研究[D];重慶大學(xué);2008年

9 史婷娜;低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)及其控制系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2009年

10 王松;永磁同步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)及控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張錦玉;基于FPGA的PMSM矢量控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];東北石油大學(xué);2018年

2 韓康;電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];東北石油大學(xué);2018年

3 潘海龍;基于ARM的永磁同步電機(jī)無速度傳感器的矢量控制[D];東北石油大學(xué);2018年

4 周義洋;永磁同步電機(jī)的復(fù)合式無傳感器控制系統(tǒng)研究[D];西北師范大學(xué);2018年

5 亓利格;基于DSP28335的電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];長安大學(xué);2018年

6 王宇;純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用永磁同步電機(jī)實(shí)用化技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 林金偉;永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法研究[D];南京師范大學(xué);2018年

8 張澤瑩;永磁同步電機(jī)無傳感器矢量控制系統(tǒng)研究[D];長安大學(xué);2018年

9 張明星;永磁同步電機(jī)控制器的研究與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

10 于靜;U型單相自起動(dòng)永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2765194