定向钻进过程的智能化控制技术研究与应用

在非开挖地下管线定向钻进过程中,优选钻头的钻进参数是实现钻进自动化与智能化的关键问题.通过对工程所在地基本地质条件、已有地下管线种类及分布特征的研究建立起定向钻进智能控制知识信息库,可以为钻机的智能钻进提供知识、逻辑、数据参数等数字化基础信息,引导钻机在具体的土层特征、钻进深度、钻进角度、钻速、推力、扭矩、钻进液状态等参数控制下,实现非开地下挖管线定向钻进的计算机智能化控制,有效规避施工风险,提高非开挖智能化定向钻进技术的经济效益和社会效益.     

空气泡沫气动潜孔锤钻进技术在非洲的应用

应用空气泡沫正循环、气动潜孔锤钻进技术,实现了在非洲大陆严重缺水地区施工,克服了对坚硬岩石和漏失层钻进困难的问题。实践表明:利用先进的钻进技术是能够达到很好钻探效果,可在短时间内,高精度、低成本完成打井施工任务。为浅井施工提供了一个很好钻进方法。     

提高破岩效率的零电位钻进方法及其研究进展

综述了近年来国内外通过零电位钻进方法提高机械钻速与钻头寿命的发展状况.通过在钻井液中加入无机盐、表面活性剂和非离子聚合物控制岩石表面电荷为零,即控制岩石表面的电位为零时进行钻进,能够降低岩石强度,提高破岩效率,降低钻井成本.     

超声波钻谐振控制算法设计及试验验证

为解决小天体表面引力小及温差变化大难以实现锚固的问题,提出以超声波钻作为锚固工具并采用模糊控制和恒流控制相结合的策略,实现了低钻压力和高低温环境条件下的超声波钻钻进锚固。压电驱动的超声波钻将高频电能转化为高频机械振动,驱动钻具高频破碎岩石,具有极低钻压力的显著优势,尤其适用于弱引力小天体的钻进锚固作业。针对超声波钻的驱动,对超声波钻的谐振控制算法进行研究。首先,建立超声波钻换能器的等效电路模型,在等效模型基础上研究换能器的阻抗特性、负载特性、温度特性和滞后特性。其次,根据超声波钻的工作特性研究谐振频率识别算法、谐振频率跟踪算法和恒电流控制算法,针对谐振频率跟踪算法研究了基于递归最小二乘估计的频率跟踪算法和基于模糊控制的频率跟踪算法,并对实际控制效果进行对比分析。最后,进行常温常压和高低温环境下钻进试验,试验结果表明,在不同温度环境和不同的钻进对象条件下,所设计的谐振控制算法能够实现对超声波钻的稳定驱动。研究结果表明,所提出的模糊控制和恒流控制能够有效的在低钻压力以及不同温度下实现有效钻进。     

空气泡沫气动潜孔锤钻进技术在非洲的应用

应用空气泡沫正循环、气动潜孔锤钻进技术，实现了在非洲大陆严重缺水地区施工。克服了对坚硬岩石和漏失层钻进困难的问题。实践表明：利用先进的钻进技术是能够达到很好钻探效果，可在短时间内，高精度、低成本完成打井施工任务。为浅井施工提供了一个很好钻进方法。     

TK1106井大尺寸井眼复合钻井技术的应用

为提高勘探开发总体效益,缩短钻井周期,实现快速复合钻进,针对塔河油田地层特点,在TK1106井大尺寸井眼首次使用PDC钻头配合螺杆应用复合钻井技术,达到了预期效果.该项技术对大幅度提高机械钻速、保证井身质量、实现快速安全钻进具有一定的实用价值.     

空气锤在普光气田的应用

在普光气田开发过程中,由于地层岩石致密、硬度高,地层倾角大、构造高陡,致使常规钻井技术施工时,钻进速度低,井身质量控制困难。气体钻井技术在该区的广泛应用大大提高了钻进速度,缩短了钻井周期,尤其是空气锤钻进工艺的应用,在极大提高钻进速度的同时克服了井斜难以控制等难题,大大加快了气田开发速度。文章就空气锤钻井工艺的碎岩及防斜机理进行了详细探讨,并结合其在PE-1、PE-3井的应用效果进行了分析总结。     

锚杆钻机转速的头脑风暴最优自抗扰控制

锚杆钻机作为巷道掘进支护的关键设备,其控制主要依赖于操作人员经验.不合理的钻机转速经常导致别杆、断杆等故障发生,大大降低了钻进效率.考虑到钻机回转系统固有的非线性和参数时变性,以及由多种因素引起的内外扰动,提出了锚杆钻机转速的头脑风暴最优自抗扰控制方法.该方法基于钻进围岩顶板条件,动态估计转速的给定值;为兼顾系统的动、稳态控制性能要求,采用头脑风暴优化算法实现自抗扰控制参数优化整定.基于Matlab和AMESim的联合仿真平台,面向单一围岩,考虑无扰和存在外部扰动的两种情况进行验证.实验表明,相比于已有最优PID控制方法,所设计的最优自抗扰控制器具有更好的动、稳态性能和更强的鲁棒性.     

空气锤钻井技术在滴北1井的应用

为了提高钻井速度、节约钻进周期,新疆油田针对滴北1井的地层及岩性特点,在该井三开石炭系地层实施了空气钻井。整个空气钻井过程中分别使用了牙轮钻头和空气锤进行钻进,二者都实现了提高机械钻速的目的。在钻进3383～3872m井段使用了空气锤取得了更为良好的效果,其平均机械钻速是使用常规泥浆钻进的8倍,较空气钻井使用牙轮钻头井段又提高了46％。空气钻井中使用空气锤可以进一步扩大提速优势,有利于空气钻并的推广应用。     

煤井气动潜孔钻进中的减振器及单壁导电钻杆设计

气动潜孔锤开凿大斜度煤矿井在硬煤层钻进时,钻具在高频冲击载荷作用下振动剧烈,难以精确控制方向,进而容易导致钻杆损坏.针对钻具振动与潜孔钻进控向难的问题,设计了一种减振提速装置和有线导向系统.介绍了减振器和单壁导电钻杆的构成及工作原理,建模分析了减振器的强度.利用设计的减振装置和导向系统组合钻具,在硬煤层钻进时,与传统的...     

基于遗传算法的可调因子模糊PID控制器的设计

传统的PID控制算法简单、易于实现,但对于非线性、不确定性的控制对象,控制效果并不理想。本文将不依赖于被控对象的数学模型,适应能力好的模糊控制和常规PID控制相结合,并对模糊算法中对系统性能有重要影响的量化因子用遗传算法进行优化,提出一种基于遗传算法的可调因子模糊PID控制器。仿真结果表明该控制器具有良好的动态性能和静态性能。     

一种可用于线性动态延迟系统控制的开环比例型一阶给定超前迭代学习控制算法

本文讨论了迭代学习控制的基本概念，并给出了一种可用于线性动态延迟系统的比例型一阶给定超前迭代学习控制算法。理论分析证明，这种控制算法对于跟踪重复运动的轨迹具有良好的效果。     

基于ISSA的多变量ORVFL网络自适应预测控制

针对多输入多输出（Multiple?Input Multiple?Output, MIMO）的非线性系统,提出了一种基于改进的麻雀搜索算法（Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA）的在线序列随机权值网络( Online Random Vector Functional?Link Net, ORVFL)自适应预测控制算法(ISSA?MPC)。该算法采用ORVFL网络逼近非线性系统模型,并用于系统过程的多步预测。为了提高麻雀搜索算法的性能,使用该算法对系统性能指标进行了在线优化,求解了每一个采样周期的最优控制律。结果表明,该算法控制性能良好并具有较好的抗模型失配能力。     

微机监控系统在苯乙烯小试装置中的应用

本文介绍了苯乙烯小试装置微机监控系统的硬件,软件设计和系统的控制方案及控制算法.采用专家式控制实现了系统的自动开车、自动停车、自动取样及排料等功能.该系统具有自动化水平高和性能指标优良等特点,有一定的推广价值.     

遥操作工程机器人力觉双向伺服控制系统

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出了一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的改进并行型力觉反馈控制算法;结合遥操作工程机器人主从控制的特点,建立了该算法的动力学模型;搭建并分析了两自由度双向伺服控制实验系统。实验结果表明,该控制算法明显改善了主、从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,同时具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点。     

基于自适应逆控制的永磁同步电动机控制系统

为进一步提高交流永磁同步电动机控制性能,本文提出了基于自适应逆控制的永磁同步电动机控制系统,采用基于递推最小二乘BP（RLS-BP）算法,对永磁同步电动机系统的进行建模、逆建模和自适应控制器的设计。提高了永磁同步电动机系统建模和逆建模的辨识收敛速度以及辨识精度和系统控制精度。仿真结果表明,基于本文提出的自适应逆控制方法的永磁同步电动机系统,具有良好的动态响应,并且在电机参数摄动情况下具有较强的鲁棒性。     

免疫优化变参数PID控制及其应用

针对工程实际应用,提出了一种改进的变参数PID控制策略。新的控制策略不论对于调节还是设定值跟踪均具有很好的控制效果,对于工业实际中常见的大滞后对象也有很好的抗干扰性能和较强的鲁棒性。为了使变参数PID控制取得更好的效果,采用免疫遗传算法进行设计参数的优化整定。通过对具有严重参数不确定性、多扰动以及大迟延的电厂主蒸汽温度被控对象进行的仿真研究,结果表明,免疫遗传算法的特点使得它具有全局优化的能力,对变参数PID控制的参数优化设计是成功和有效的,使得汽温控制系统在不同的负荷下均获得很好的调节品质。     

基于BP算法的神经网络内模控制器

文章针对一类非线性系统,采用加入阻尼项的权值调整BP算法,设计了基于BP算法的神经网络内模控制器,并进行了仿真,结果显示该控制器对阶跃信号和扰动均无稳态误差,对非线性环节有较好的控制效果。     

ACS algorithm-based adaptive fuzzy PID controller and its application to CIP-Ⅰ intelligent leg

Based on the ant colony system(ACS)algorithm and fuzzy logic control,a new design method for optimal fuzzy PID controller was proposed.In this method,the ACS algorithm was used to optimize the input/output scaling factors of fuzzy PID controller to generate the optimal fuzzy control rules and optimal real-time control action on a given controlled object.The designed controller,called the Fuzzy-ACS PID controller,was used to control the CIP-I intelligent leg.The simulation experiments demonstrate that this controller has good control performance.Compared with other three optimal PID controllers designed respectively by using the differential evolution algorithm,the real-coded genetic algorithm,and the simulated annealing,it was verified that the Fuzzy-ACS PID controller has better control performance.Furthermore,the simulation results also verify that the proposed ACS algorithm has quick convergence speed,small solution variation,good dynamic convergence behavior,and high computation efficiency in searching for the optimal input/output scaling factors.