连续波脉冲器数据传输技术研究

发布时间：2018-08-03 16:13

【摘要】：随钻测量系统中传输的数据量越来越大,对井下数据传输技术的要求越来越高。基于剪切振荡阀式连续波脉冲发生器的井下数据传输技术具有很高的理论传输速率,目前国内相关研究尚处于起步阶段。本文的主要工作分为井下数据调制技术和永磁同步电机的驱动开发与控制。首先介绍了连续波泥浆脉冲器的工作原理,然后分析了振荡剪切阀式连续波泥浆脉冲器的数学模型,讨论了基于此模型的泥浆脉冲信号调制的方式,确定了FSK和PSK的调制方式适用于连续泥浆脉冲的调制,ASK的调制方式更类似于正脉冲发生器的实现方式。针对永磁同步电机的控制问题,首先进行了仿真研究。在以振荡剪切阀式泥浆脉冲器为特定对象时,其控制系统是动态位置的控制系统。研究发现,在使用PID控制器和磁场定向的矢量控制方法下,速度环的控制系统在每个周期都会造成转阀位置的误差累积,在一定的时间内,会造成泥浆脉冲信号的相位滞后。最终,确定使用位置环控制系统以更好地适应PSK的信号调制方式。仿真研究发现,该系统能够将数据的传输速率提高到10 bit/s以上。然后对永磁同步电机驱动的软硬件系统设计做了详细的介绍。硬件电路包括以TMS320F28335为核心的数字控制系统、电流检测电路、电压检测电路、功率驱动电路以及位置信号处理电路等。软件部分包括控制系统初始化、SVPWM算法和串口通信等电路。此外,使用VC++6.0软件设计了基于串口通信的上位机软件,用以存储、显示电机运动过程中采集的数据等。最后,搭建电机运动控制的实验测试平台,进行了实验研究。实验结果表明,设计的永磁同步电机驱动系统能够完成电机的控制任务,上位机和下位机能够良好地协同工作。
[Abstract]:The amount of data transmitted in the measurement system while drilling is increasing, and the requirement of downhole data transmission technology is becoming higher and higher. The downhole data transmission technology based on shearing oscillation valve continuous wave pulse generator has a high theoretical transmission rate. The main work of this paper is divided into downhole data modulation technology and permanent magnet synchronous motor drive development and control. This paper first introduces the working principle of continuous wave mud pulsator, then analyzes the mathematical model of oscillatory shear valve continuous wave mud pulse, and discusses the modulation mode of mud pulse signal based on this model. It is determined that the modulation mode of FSK and PSK is more similar to that of positive pulse generator when it is suitable for continuous mud pulse modulation. The control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) is studied by simulation. The control system is a dynamic position control system when the oscillating shearing valve mud pulsator is used as a specific object. It is found that the speed loop control system can cause the error accumulation of the rotary valve position in each cycle under the PID controller and the vector control method oriented to the magnetic field. In a certain period of time, the phase lag of the mud pulse signal will be caused. Finally, the position loop control system is determined to better adapt to the PSK signal modulation. Simulation results show that the system can increase the data transmission rate to more than 10 bit/s. Then the design of hardware and software system driven by PMSM is introduced in detail. The hardware circuit includes digital control system based on TMS320F28335, current detecting circuit, voltage detecting circuit, power driving circuit and position signal processing circuit. The software includes control system initialization SVPWM algorithm and serial communication circuit. In addition, the upper computer software based on serial communication is designed by using VC 6.0 software, which can store and display the data collected during motor motion. Finally, the experimental test platform of motor motion control is built, and the experimental research is carried out. The experimental results show that the PMSM drive system can complete the control task of the motor, and the upper computer and the lower computer can work together well.
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM341

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本文编号：2162282