隨鉆測井擺動電機位置伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、隨鉆測井是石油工程中的一項重要技術，測井信息的傳輸速度慢是限制隨鉆測井技術發(fā)展的一個主要問題。隨鉆測井數(shù)據(jù)通過泥漿脈沖發(fā)生器進行解碼發(fā)送，在泥漿脈沖發(fā)生器中通過使永磁同步電機按給定頻率、幅值周期信號擺動的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。本文所要研究能夠快速、精確地輸出給定位置的電機位置伺服系統(tǒng)。
　　針對三閉環(huán)控制結構的位置伺服系統(tǒng)串聯(lián)環(huán)節(jié)多、位置環(huán)動態(tài)響應差的問題，設計了位置-電流雙閉環(huán)控制結構提高伺服系統(tǒng)的動態(tài)位置跟隨性能。建立了永磁同步

2、電機的數(shù)學模型，并基于此設計了兩種系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，并對比分析二者的動態(tài)位置跟隨性能，包括對階躍位置跟隨性能和對快速變化的正弦位置的跟隨性能。分析了雙閉環(huán)系統(tǒng)采用不同位置調(diào)節(jié)器時系統(tǒng)的抗負載擾動性能。
　　針對PID控制器對快速變化的正弦信號難以穩(wěn)態(tài)無誤差跟隨的問題，在原有PID控制器的基礎上嵌入重復控制器，并詳細分析了嵌入式重復控制系統(tǒng)的性能。基于重復控制的原理結合已建立的雙閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)學模型設計了重復控制器，并分析了控制器參數(shù)對

3、系統(tǒng)控制性能的影響。分析結果表明，所設計的重復控制系統(tǒng)可以有效的減小伺服系統(tǒng)對正弦信號的跟隨誤差，并可以有效的抑制系統(tǒng)中的負載擾動。
　　在MATLAB/Simulink中建立永磁同步電機空間電壓矢量控制系統(tǒng)模型，對三種控制系統(tǒng)的控制性能進行仿真分析，仿真結果表明基于雙閉環(huán)結構的重復控制系統(tǒng)跟隨給定正弦信號時靜態(tài)誤差小，動態(tài)響應快。同時，模擬了擺動電機在實際工作環(huán)境中受到負載擾動時的情況，仿真結果表明重復控制器提高了雙閉環(huán)系統(tǒng)的抗