多自由度鉆機旋轉系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、石油鉆井系統(tǒng)構成復雜，工作環(huán)境復雜多變且工況惡劣。在鉆井過程中，鉆機旋轉鉆進時，鉆井設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。為了抑制粘滑振動，研究鉆柱粘滑振動的復雜機理，控制鉆機平穩(wěn)、高效運行，對鉆機旋轉系統(tǒng)的控制策略進行深入研究具有重要的意義。
　　本文研究內容主要包含三部分的內容。首先給出鉆機旋轉系統(tǒng)工作原理和保證系統(tǒng)特性不變的假設條件，依據(jù)假設條件建立了多自由度鉆機旋轉系統(tǒng)模型

2、的動力學方程和狀態(tài)方程。在MATLAB/simulink環(huán)境下搭建仿真模型，為后面設計的各種控制器提供基礎；其次，設計了基于三種不同趨近律下的單滑模面和雙滑模面的滑?？刂破鳎治鲒吔蓞?shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，研究隨著參數(shù)的變化鉆頭和轉盤響應曲線；基于PID控制器的無抖振的優(yōu)點，在所設計的滑?？刂破髦屑尤隤ID控制，設計了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；