導向鉆井井下渦輪力矩電機的電壓前饋控制.pdf

1、旋轉(zhuǎn)導向鉆井是一種在鉆柱旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下用近鉆頭處的自動控制裝置控制鉆頭鉆進方向的鉆井技術(shù)。穩(wěn)定平臺是導向工具的核心，起著導向控制的關(guān)鍵作用。如何實現(xiàn)穩(wěn)定平臺在鉆井液流量大范圍變化條件下在任意角度位置的穩(wěn)定控制，是困擾調(diào)制式旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)研究的關(guān)鍵問題之一。
　　本文針對穩(wěn)定平臺渦輪電機力矩的控制問題，從電機的作用、結(jié)構(gòu)入手，逐一分析了電機電磁轉(zhuǎn)矩、控制信號、鉆井液流量、平臺轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，建立符合實際情況的渦輪電機的動力學模型。針對

2、鉆井液流量大范圍變化影響平臺控制性能的問題，采用仿真的方法，分析了鉆井液流量與渦輪電機作用力矩的關(guān)系，提出了鉆井液流量前饋補償方法;針對流量前饋補償實現(xiàn)困難的問題，進一步提出了渦輪電機電壓前饋補償方法，并按照電壓前饋—角度反饋控制方法原理，構(gòu)建了實現(xiàn)該控制的數(shù)字—模擬混合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設計了實現(xiàn)電壓前饋控制的信號運算電路。對該電路的測試表明，其信號運算精度滿足控制要求，其溫度特性滿足井下工作環(huán)境要求。水力驅(qū)動實驗表明，采用數(shù)字—模擬實現(xiàn)方法