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基于LuGre模型的气动位置伺服系统摩擦补偿控制 被引量：19
1
作者 魏琼 焦宗夏 +1 位作者 王君 李书廷 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期131-138,共8页
气动伺服系统的摩擦力/驱动之比较大,摩擦力模型复杂、受影响因素较多且存在一定的不确定性,导致精确建模比较困难;另一方面,摩擦力和气体的低刚度、弱阻尼特性相互作用导致爬行、黏滑振荡现象,严重影响了伺服系统的动态及稳态性能的提... 气动伺服系统的摩擦力/驱动之比较大,摩擦力模型复杂、受影响因素较多且存在一定的不确定性,导致精确建模比较困难;另一方面,摩擦力和气体的低刚度、弱阻尼特性相互作用导致爬行、黏滑振荡现象,严重影响了伺服系统的动态及稳态性能的提升。在综合考虑摩擦力特征、系统自身非线性、未建模动态不确定性及摩擦力和系统性能相互影响的基础上,结合LuGre摩擦模型,采用双观测器估计摩擦力模型中的部分不确定性参数,提出非线性自适应反步摩擦补偿控制方法。通过在低速和高速工况下分别进行试验验证,并与PID控制方法进行比较,结果表明非线性自适应反步摩擦补偿控制方法有效改善了起步阶段的动态滞后现象,减少了低速工况下爬行及高速工况下的黏滑振荡现象,提高系统的响应速度及跟踪精度。 展开更多
关键词 气动位置伺服 爬行 黏滑振荡 自适应反步
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钻机旋转系统的自适应PID控制策略 被引量：8
2
作者 李琳 努尔扎提 张奇志 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期158-161,共4页
钻井过程中钻头的黏滑振动会导致钻头失速,引起钻机旋转系统发生故障,从而降低钻井渗透率,增加钻井成本。为此建立了钻机扭转特性模型,并提出了自适应PID控制策略用于抑制黏滑振动。首先对系统进行输入状态线性化控制,补偿钻机非线性特... 钻井过程中钻头的黏滑振动会导致钻头失速,引起钻机旋转系统发生故障,从而降低钻井渗透率,增加钻井成本。为此建立了钻机扭转特性模型,并提出了自适应PID控制策略用于抑制黏滑振动。首先对系统进行输入状态线性化控制,补偿钻机非线性特性引起的黏滑运动;其次设计自适应PID控制,使其在旋转系统参数大范围的变化和不确定的情况下,自适应控制保证系统输出的跟随控制及最优工作状态,同时PID控制加快系统动态响应速度,缩短系统调节时间。针对钻机扭转特性模型及钻头和岩石间摩擦扭力模型进行仿真试验,结果表明,自适应PID控制可有效抑制钻头的黏滑振动,改善钻机旋转系统工作的动态及静态响应特性,提高系统的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 钻机旋转系统 黏滑振动 自适应控制 PID控制 钻井底部装置
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钻柱的黏滑与高频扭转耦合振动测量与分析
3
作者 李玉梅 邓杨林 +2 位作者 张涛 于丽维 刘明 《石油机械》 北大核心 2024年第5期40-46,共7页
钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征。为减轻这种机制的影响,通过对三轴振动的时域、频域分析,研究了钻柱扭转振动特征。研究结果发现,低频的扭转振动会引发黏滑振动,黏滑振动频率为0.128... 钻井系统的自激扭转振动会导致钻头和地层之间的接触力或切削力相对速度出现下降特征。为减轻这种机制的影响,通过对三轴振动的时域、频域分析,研究了钻柱扭转振动特征。研究结果发现,低频的扭转振动会引发黏滑振动,黏滑振动频率为0.128 Hz,三轴振动和转速会出现周期性波动。钻柱发生高频扭转振动(HFTO)时,三轴加速度都出现了177.2 Hz的主频率。时域分析发现,切向加速度远大于轴向和法向加速度峰值,均方根值也较高,表明切向振动波动较大、能量高,说明此时井下正发生扭转振动。黏滑与HFTO发生耦合时,法向加速度会出现2个主频,即黏滑时的主频和HFTO的主频。高扭转频率会提高扭矩和机械转速导致钻具疲惫。研究结果对描述扭转振动的特征,判断钻井过程是否发生黏滑、HFTO和及时采取消除黏滑振动、缓解钻具疲惫技术措施具有指导作用。 展开更多
关键词 钻柱 扭转振动 黏滑 高频扭转振动 频率 振动耦合
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油井钻柱粘滑振动仿真及控制策略研究 被引量：4
4
作者 付蒙 李江红 吕振华 《价值工程》 2014年第28期45-46,共2页
在石油钻井的过程中,钻井设备与岩层之间相互作用容易产生钻柱的粘滑振动。主要表现为井底钻具组合周期性的粘滞、旋转。为了更好地控制钻井平稳运行以及增强钻柱的性能,理解钻柱粘滑振动的复杂机理,研究粘滑振动控制策略具有重要的意... 在石油钻井的过程中,钻井设备与岩层之间相互作用容易产生钻柱的粘滑振动。主要表现为井底钻具组合周期性的粘滞、旋转。为了更好地控制钻井平稳运行以及增强钻柱的性能,理解钻柱粘滑振动的复杂机理,研究粘滑振动控制策略具有重要的意义。文章构建钻柱传动系统数学模型,对钻柱振动进行仿真分析,提出抑制钻柱粘滑振动的控制策略。 展开更多
关键词 钻柱 粘滑振动 粘滑仿真 系统控制
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高速动力车粘滑振动稳定性分析 被引量：4
5
作者 黄伟 《铁道学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第A06期36-42,共7页
建立了高速动力车粘滑振动稳定性计算模型。计算表明，高速动力车的粘滑振动稳定性较好。通过与电机空心轴架悬式驱动装置进行对比计算分析，进一步验证了高速动力车驱动装置的优越性。本文还分析了几种主要参数对粘滑振动稳定性的影响... 建立了高速动力车粘滑振动稳定性计算模型。计算表明，高速动力车的粘滑振动稳定性较好。通过与电机空心轴架悬式驱动装置进行对比计算分析，进一步验证了高速动力车驱动装置的优越性。本文还分析了几种主要参数对粘滑振动稳定性的影响，以便进行参数优化。 展开更多
关键词 高速动力车 驱动装置 粘滑振动
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PDC切削齿切削深度对PDC钻头黏滑振动影响动态实验 被引量：2
6
作者 石李保 邹德永 +2 位作者 王皓琰 汪威 宋洵成 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期750-755,790,共7页
通过室内动态破岩实验,研究切削齿切削深度及岩石可钻性对PDC钻头黏滑振动的影响。选取了红砂岩、黄砂岩、白砂岩和花岗岩4种不同岩性、400 mm×400 mm×400 mm的天然岩石作为实验岩样,通过改变钻压,分析切削齿切削深度、岩石... 通过室内动态破岩实验,研究切削齿切削深度及岩石可钻性对PDC钻头黏滑振动的影响。选取了红砂岩、黄砂岩、白砂岩和花岗岩4种不同岩性、400 mm×400 mm×400 mm的天然岩石作为实验岩样,通过改变钻压,分析切削齿切削深度、岩石可钻性与钻头黏滑振动的关系。选取扭矩和转速波动作为黏滑振动特征参数来描述PDC钻头黏滑振动现象,对其进行无因次化处理,定义为黏滑严重度,并分别建立了PDC钻头黏滑严重度、扭矩振幅,与平均每转切削深度和岩石可钻性的二元非线性关系模型。实验结果表明:实验室条件下扭矩黏滑严重度差异性更加明显;实验的5种钻压下,扭矩黏滑严重度均随岩样可钻性级值的增加而显著增加;PDC钻头每转切削深度增加,扭矩黏滑严重度显著增加。 展开更多
关键词 黏滑振动 PDC钻头 切削深度 黏滑严重度
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基于状态依赖时滞的钻柱动力学稳定性分析 被引量：2
7
作者 张鹤 狄勤丰 +2 位作者 王文昌 陈锋 段浩宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期233-240,283,共9页
在石油深井钻探中,钻头与岩石相互作用诱发钻柱系统的自激振动,严重时导致钻头磨损和钻柱疲劳失效,影响钻井效率。钻柱动力系统不稳定的主要原因是钻头与岩石的相互作用引起钻柱动力系统中出现了状态依赖时滞变量,该研究考虑钻井液阻尼... 在石油深井钻探中,钻头与岩石相互作用诱发钻柱系统的自激振动,严重时导致钻头磨损和钻柱疲劳失效,影响钻井效率。钻柱动力系统不稳定的主要原因是钻头与岩石的相互作用引起钻柱动力系统中出现了状态依赖时滞变量,该研究考虑钻井液阻尼的影响,给出了控制钻头轴向和扭转运动的状态依赖时滞微分方程(state-dependent delay differential equation, SDDDE),引入钻头运动轨迹函数对状态依赖时滞变量进行描述,将状态依赖时滞微分方程转化为非线性耦合的偏微分方程(partial differential equation, PDE)和常微分方程(ordinary differential equations, ODE),并利用谱方法和伽辽金方法分析了上述耦合方程的线性稳定性,给出了钻柱动力学系统随钻井参数变化的稳定性图谱,对多自由度钻柱动力学系统的稳定性进行了分析。最后,与相关文献中的结果及数值模拟结果进行对比,验证了该研究稳定性数值分析方法的准确性,并研究了阻尼对钻柱动力学系统稳定性的影响。通过基于状态依赖时滞的钻柱动力学稳定性分析,有助于控制或避免钻柱的自激振动,进而延长钻头使用寿命,提高机械钻速。 展开更多
关键词 钻头-岩石相互作用 状态依赖时滞 稳定性分析 黏滑振动 钻柱
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基于Stick-slip振动试验的Stribeck摩擦模型参数研究 被引量：1
8
作者 黄博 吴元科 +3 位作者 王润兰 王晓翠 欧阳华江 莫继良 《安徽工程大学学报》 CAS 2020年第2期1-8,共8页
开展了销-盘接触形式的Stick-slip(粘-滑)振动试验,分析试验结果的Stick-slip振动特性,辨识不同工况下Stick-slip振动中的摩擦参数,以及分析法向力和摩擦盘的转速对Stribeck摩擦模型中参数的影响。结果表明:法向力和转速会影响摩擦系统... 开展了销-盘接触形式的Stick-slip(粘-滑)振动试验,分析试验结果的Stick-slip振动特性,辨识不同工况下Stick-slip振动中的摩擦参数,以及分析法向力和摩擦盘的转速对Stribeck摩擦模型中参数的影响。结果表明:法向力和转速会影响摩擦系统的Stick-slip振动特性;法向力会影响Stribeck模型中的动摩擦系数和衰减系数,转速则对静摩擦系数和衰减系数影响较大,对动摩擦系数影响较小。 展开更多
关键词 stick-slip振动 Stribeck模型 摩擦系数
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基于滑模PI控制交流变频钻机旋转系统
9
作者 李琳 雷蓓 《电子设计工程》 2012年第5期18-21,共4页
钻井过程中钻头粘滑振动会导致钻头失速,钻杆组合故障,增加钻井成本。为此,提出了滑模PI控制策略用于电动钻机交流变频旋转系统。在建立钻机旋转系统模型基础上,将滑模控制与PI控制相结合,用于提高系统的鲁棒性,抑制钻头的粘滑振动。仿... 钻井过程中钻头粘滑振动会导致钻头失速,钻杆组合故障,增加钻井成本。为此,提出了滑模PI控制策略用于电动钻机交流变频旋转系统。在建立钻机旋转系统模型基础上,将滑模控制与PI控制相结合,用于提高系统的鲁棒性,抑制钻头的粘滑振动。仿真结果表明:基于滑模PI控制的钻机交流变频旋转系统,可有效地控制钻头失速,减少钻柱疲劳损坏,改善旋转系统的动态和静态响应特性。 展开更多
关键词 钻机旋转系统 粘滑振动 滑模控制 PI控制
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钻机多自由度旋转系统的滑模控制策略 被引量：1
10
作者 史富斌 努尔扎提 李琳 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2010年第6期75-79,共5页
针对钻机旋转系统中钻头黏滑振动导致钻头失速而引起系统故障,建立钻机具有扭转特性的多自由度旋转系统模型,提出基于幂次趋近律的双面滑模PID控制策略,将滑模面设计为2个间断面,一是滑模面抑制钻头黏滑运动,二是滑模面使钻头速度跟随... 针对钻机旋转系统中钻头黏滑振动导致钻头失速而引起系统故障,建立钻机具有扭转特性的多自由度旋转系统模型,提出基于幂次趋近律的双面滑模PID控制策略,将滑模面设计为2个间断面,一是滑模面抑制钻头黏滑运动,二是滑模面使钻头速度跟随顶驱速度,实现钻头恒速运行;滑模控制策略结合PID控制,改善旋转系统的动态及静态响应特性.仿真结果表明:基于幂次趋近律的双面滑模PID控制,使系统对参数和地层结构的变化具有较强的鲁棒特性,可有效抑制钻头的黏滑振动,减小稳态误差,保证系统的稳定性和可靠性. 展开更多
关键词 钻机旋转系统 滑模控制 黏滑振动 PID控制
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