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随钻测量钻机回转系统负载自适应研究

作　者: 王连栋
导　师: 沙永柏
学　校: 吉林大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 钻机 液压 自适应 负载敏感 电液比例 节能 控制算法
分类号: P634.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


为了满足大功率钻进以及钻进控制的需要,本文从提高钻机液压系统节能效率的角度出发,介绍了钻机负载自适应控制的两种方式——负载敏感控制和电液比例闭环控制,然后对这两种控制方法的性能进行了分析,并对其节能效果进行了对比,从而得出相对优越的控制方式,在此基础上,研制了JDD-100型钻机。针对JDD-100型钻机的回转机构进行了设计,并以液压系统节能原理为依据,确定了回转机构液压系统的主要工作单元。以节能为目的先拟采用负载敏感控制系统。接着,建立负载敏感控制系统的模型,对负载敏感系统的工作特性进行了分析,通过分析得出了负载敏感系统的不足之处,并针对这种情况提出了电液比例闭环控制系统的方案。在电液比例闭环控制系统中采用何种控制算法来处理检测信号是至关重要的。为减低外界因素对系统的干扰,提高钻机负载自适应性能,采用了Fuzzy-PID复合控制方法对钻机测量的信号进行处理。文中对Fuzzy-PID复合控制方法的性能进行了分析研究,得出Fuzzy-PID复合控制方法具有更为优越的控制性能。最后,对JDD-100型钻进进行空载运行和钻进试验,通过实验可以看出,所研制的电液比例控制系统能够对回转机构进行很好的控制,自适应效果好,适合在所研制的钻机上应用。

全文目录


提要  4-7
第1章 绪论  7-15
  1.1 课题研究背景  7
  1.2 国内外发展现状  7-11
    1.2.1 国内发展现状  7-9
    1.2.2 国外发展现状  9-11
  1.3 本论文研究目的及意义  11-13
  1.4 本论文研究的主要内容  13-15
第2章 JDD-100型钻机液压系统概述  15-35
  2.1 液压系统概述  15-17
    2.1.1 液压系统的分类  15-16
    2.1.2 液压系统的特点  16
    2.1.3 钻机对液压系统的要求  16-17
  2.2 JDD-100型钻机概述  17-18
  2.3 JDD-100型钻机回转系统分析  18-22
    2.3.1 回转机构负载特性及要求  18-20
    2.3.2 回转机构转矩的计算  20-22
    2.3.3 转速的计算  22
  2.4 基于节能原理的回转系统的设计  22-32
    2.4.1 JDD-100型钻机节能分析  22-24
    2.4.2 系统主要参数的选择  24-27
    2.4.3 动力装置及能量转换元件的选择  27-32
  2.5 负载自适应控制系统概述  32-34
    2.5.1 负载自适应系统简介  32-33
    2.5.2 负载自适应性对液压系统的要求  33
    2.5.3 两种负载自适应控制系统的提出  33-34
  本章小结  34-35
第3章 回转系统负载敏感控制系统的研究  35-51
  3.1 负载敏感系统工作原理  35-36
  3.2 负载敏感阀工作状态分析  36-37
  3.3 负载敏感系统的数学模型  37-42
  3.4 负载敏感系统的仿真分析  42-47
    3.4.1 一般工况下工作状态分析  43-45
    3.4.2 特殊情况下工作状态分析  45-46
    3.4.3 负载阻尼影响的分析  46-47
    3.4.4 负载转动惯量影响的分析  47
  3.5 存在问题以及解决方法  47-49
  本章小结  49-51
第4章 回转系统电液比例控制的研究  51-67
  4.1 回转系统总体控制方案设计  51-52
  4.2 回转机构控制系统设计  52-63
    4.2.1 回转机构控制系统特性分析  52-54
    4.2.2 电液比例控制系统概述  54-55
    4.2.3 控制算法概述  55-57
    4.2.4 回转机构自适应控制器设计  57-63
  4.3 回转机构控制系统仿真  63-64
  4.4 功率计算  64-65
  本章小节  65-67
第5章 钻机试验  67-71
  5.1 空载运行实验  67-68
  5.2 钻机钻进试验  68-70
  本章小结  70-71
第6章 总结  71-73
  6.1 研究工作总结  71-72
  6.2 下一步工作  72-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
摘要  77-79
Abstract  79-80

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 地质、矿产普查与勘探 > 钻探工程 > 钻进过程自动化
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