多自由度鉆機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、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，鉆機旋轉(zhuǎn)鉆進時，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)雜機理，控制鉆機平穩(wěn)、高效運行，對鉆機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制策略進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旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)模型

2、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模控制器，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滑模控制器，通過仿真實驗，分析了基于不同趨近律下的PID滑?？刂破鲗ο到y(tǒng)的動態(tài)性能、抖振情況和魯棒性的影響；