基于Small RTOS51的旋转导向钻井工具主控制器设计

根据旋转导向钻井系统的需要,设计了一种基于嵌入式实时操作系统的主控制器模块.介绍了主控制器的具体功能,单片机的选型,硬件电路设计和实时操作系统的软件设计.在基于C51的单片机ADUC845上,移植了适合C51系统的嵌入式实时操作系统Small RTOS51,并通过精心设计进程任务和信号量实现了主控制器的全部功能,实时性也满足要求.经实验验证和现场作业,该主控制器在复杂恶劣的井下环境中,可以实现对旋转导向钻井工具稳定可靠的控制,展示出良好的应用前景.     

旋转导向钻井工具中的压力采集系统设计

根据旋转导向钻井工具开发的需要,设计了一种适用于高温度环境的高精度压力采集系统,介绍了系统硬件电路设计及温度补偿算法原理.硬件设计中传感器信号放大调理电路、模数转换电路使用高精度、低温漂器件降低温度影响.系统通过实验标定方式得到压力传感器补偿参数,采用线性插值方法对压力传感器输出进行全范围温度补偿,得到实际压力值.实验结果表明,该压力采集系统能有效地降低温度对压力测量的影响,压力测量的精度可以达到满量程0.1％,满足实际应用要求.     

基于CAN总线的旋转导向仪器控制节点设计

为了克服井下的高温、高压、强振动、强冲击等苛刻环境,旋转导向仪器对通信系统的要求很高。CAN总线技术具有较高的抗干扰性和可靠性,且系统连接线少,可扩展性高,使其成为模块间通信的合适选择。设计了一种基于CAN总线的旋转导向仪器各控制节点,包括主控制模块的功能设计和可移植的CAN通信固件设计。主控制模块作为上下端通信的枢纽,能有效实现对指令和数据的传递和分析;设计的CAN通信系统不仅有效保证了各个模块间通信的可靠性和安全性,更使其可以方便地扩展至不同模块。实验结果表明,该控制节点在高温环境(如125 ℃)下,通信稳定性和控制可靠性均满足旋转导向仪器的要求。     

基于过采样相电流重构相位误差抑制方法

传统永磁同步电机相电流重构技术在每个PWM周期内由于不同相电流采样的不同步性,会产生采样相位误差,进而对电机整体控制性能产生不利影响。在分析上述相位误差的基础上,基于传统直流母线采样方法提出了一种电流过采样策略。通过在每个PWM周期的对称采样点分别进行一次采样并取均值的方式得到该控制周期内的相电流信息,同时利用一阶保持器估计电流控制点处的电流以消除采样相位误差。实验结果证明所提出的方法能够提高相电流重构精度,具有较好的降低相电流重构技术采样相位误差效果。     

基于芯片HI3110的旋转导向CAN通信系统设计

旋转导向工具仪器工作在井下苛刻环境中,其内部通信系统需要具有耐高温、可靠性高、通信实时性强和扩展灵活等特性。设计了一种基于 HI3110芯片的 CAN 总线通信系统,介绍了利用CAN 总线控制驱动集成芯片HI3110及单片机实现CAN总线通信节点的系统硬件设计结构方案和软件工作流程。实验室测试表明,该通信系统在125℃环境温度下,通信误码率可以达到10－5,满足旋转导向仪器内部通信系统对耐高温、可靠性、实时性的要求,并且在旋转导向工具工程应用中取得了很好的效果。     

旋转导向液压系统关键部件测试平台研制

针对旋转导向液压系统工作可靠性验证,研发了一种可以测试旋转导向仪器液压系统关键部件性能的平台。实际应用表明,该测试平台可以完成微型柱塞泵工作性能参数的数字化测试,功能检验和效率评估功能,满足科研与工程使用的测试要求。     

旋转导向钻井导向力测试标定系统设计

油田水平井和大斜度井的开发离不开旋转导向钻井技术的支持.旋转导向钻井工具导向力控制的精确与否决定了实钻轨迹是否沿着设计轨迹钻进.为了获取更加精确稳定的导向力,针对液压执行机构阻尼原件的不确定性和差异性,设计了一套导向力测试标定系统,该系统可同时测量3路液压推力,可降低3个推靠力之间的耦合影响,提高测量精度,并开发上位机软件,该软件具备实时推力曲线显示、数据自动处理、标定参数自动生成、测试报告自动保存等功能,大大提高工作效率,确保钻井轨迹控制的精确性,防止钻井事故发生.