连续波泥浆脉冲器的驱动电机变阻力矩控制策略的研究

发布时间：2017-09-19 22:07

  本文关键词：连续波泥浆脉冲器的驱动电机变阻力矩控制策略的研究

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【摘要】：随着钻井技术的发展,要求测量越来越多的井下参数,并将其快速有效地传至地面。连续波泥浆脉冲器成本适中,性能可靠,制造工艺较为简单,传输速率较高,应用前景可观。但该技术目前被国外少数公司垄断,产品只租不售。而我国目前广泛使用的正脉冲器,相比于连续波脉冲器,传输速率太低,已无法满足我国日益增长的钻井作业需求。因此,研究连续波脉冲器对打破国外技术垄断,形成自主知识产权产品,提高我国随钻测量技术水平均具有重要意义。连续波脉冲器通过控制驱动电机,使转阀高速旋转以改变泥浆流通面积,从而产生连续的压力脉冲载波信号,然后将井下测量信息调制到泥浆压力脉冲载波上实现数据的高速传输。本文首先对转阀和驱动电机控制系统进行建模仿真,又采用频移键控和相干解调方式仿真研究了连续波脉冲器的数据传输过程。通过仿真发现,当考虑水力转矩的影响时,要使带通滤波器性能极端优良才可正确解调,而进一步考虑通道噪声时,由于滤波环节性能已很难再改善,采用PI控制策略无法正确解调,故采用滑模控制改善电机动态性能,从而实现了正确解调。说明研究控制策略提高驱动电机动态性能及信号接收时提高去噪性能均利于提高信号传输质量。这对于连续波脉冲器的实物制作具有重要的参考价值。
【关键词】：随钻测量 泥浆脉冲发生器 电机控制 MATLAB仿真
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE92
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-16
• 1.1 课题研究的背景及意义7
• 1.2 随钻测量传输方式的研究现状7-13
• 1.2.1 有线传输方式7-8
• 1.2.2 无线传输方式8-12
• 1.2.3 各传输方式的性能对比及发展趋势12-13
• 1.3 永磁同步电机控制策略的研究现状13-15
• 1.4 论文的主要内容及章节安排15-16
• 第二章 连续波泥浆脉冲器的转阀建模仿真16-22
• 2.1 转阀流通面积上升阶段16-18
• 2.2 转阀流通面积下降阶段18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 泥浆脉冲器转阀的驱动电机控制系统的建模仿真22-39
• 3.1 永磁同步电机的物理模型22
• 3.2 坐标变换22-24
• 3.2.1 ABC坐标系和αβ0 坐标系之间的变换（3s/2s）23-24
• 3.2.2 αβ0 坐标系和dq0坐标系之间的变换（2s/2r）24
• 3.3 永磁同步电机（PMSM）的数学模型24-26
• 3.3.1 PMSM在三相静止坐标系（ABC）中的数学模型24-25
• 3.3.2 永磁同步电机在两相旋转坐标系中的数学模型25-26
• 3.4 电压型逆变器PWM控制26-34
• 3.4.1 SPWM控制技术26
• 3.4.2 SVPWM控制技术26-34
• 3.5 连续波泥浆脉冲器转阀的驱动电机控制系统的建模仿真34-38
• 3.5.1 磁场定向矢量控制技术34-35
• 3.5.2 永磁同步电机控制系统的原理35
• 3.5.3 水力转矩的建模仿真35-36
• 3.5.4 PMSM控制系统的建模36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 泥浆脉冲器频移键控信号传输的建模仿真39-54
• 4.1 数据信息的调制方式39-42
• 4.1.1 相移键控调制方式39-40
• 4.1.2 幅移键控调制方式40
• 4.1.3 频移键控调制方式40-41
• 4.1.4 数据信息调制方式的性能比较分析41-42
• 4.2 2FSK数据信息的解调方式42-44
• 4.2.1 2FSK的非相干解调方式43
• 4.2.2 2FSK的相干解调方式43-44
• 4.3 频移键控（2FSK）数据信息的调制和解调仿真44-53
• 4.3.1 连续波泥浆脉冲器的转阀的驱动电机控制系统调参仿真44-46
• 4.3.2 2FSK的数据信息调制方式仿真46-47
• 4.3.3 2FSK相干解调的数据信息解调方式仿真47-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 泥浆脉冲器转阀的驱动电机控制策略的改进54-65
• 5.1 对 2FSK信号解调方法的深入仿真及思考54-55
• 5.2 对脉冲器转阀的驱动电机控制策略的改进55-64
• 5.2.1 滑模变结构控制55-60
• 5.2.2 PMSM的等效滑模变结构控制60-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：884174