月壤钻探取心钻进规程研究
本文关键词:月壤钻探取心钻进规程研究 出处:《哈尔滨工业大学》2013年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:我国月面采样任务的目标是实现月壤样品的获取与返回地球,月壤钻探取心过程的可靠性和合理性对钻进规程有严格要求。面向月壤钻探取心任务中被钻对象的随机性和不确定性,以钻进过程的高效性和可靠性为目标,本文提出了一种基于可钻性等级辨识的钻进规程。在建立钻具与月壤相互作用力学模型的基础上,获得月壤的合理钻进规程参数。采用模式识别方法,开展基于钻进特征的典型模拟月壤样本辨识研究,引入可钻性概念并划分典型模拟月壤样本的可钻性等级,实现基于可钻性等级辨识的钻进规程规划。 基于土力学和岩石切削相关理论,在充分考虑月壤失效、破坏形式与钻具工作模式、钻具构型参数的基础上,以钻进规程参数为变量,建立了钻具与月壤、月岩间相互作用力学模型。针对不同钻进规程参数下的月壤钻进过程进行分析和预测,利用最小能量散耗原理,引入功率、钻压力、取心率等相关约束条件,获得了月壤的合理钻进规程参数;基于钻具切削月岩过程和钻具冲击月岩过程的分析,获得了月岩钻进规程参数的优选方法。 开展了月壤钻探取心钻进特征的辨识研究,通过对钻进过程中状态监测信号的提取与分析,获得了典型模拟月壤样本钻进过程的辨识特征。构建了基于支持向量机的辨识模型,实现了不同类型月壤钻进特征的识别。开展了钻进特征的辨识试验研究,分析了辨识模型结构参数和钻进规程参数对钻进特征辨识结果的影响,优化了辨识模型,提高了辨识结果的准确性。 参考地质领域可钻性分级方法,将月壤的钻进特性统一采用可钻性描述,简化了辨识参数。针对典型模拟月壤样本,划分了相应的可钻性等级,开展了典型模拟月壤样本的可钻性等级辨识研究,将辨识结果与相应可钻性等级月壤的钻进规程参数实时匹配,,获得了基于可钻性等级在线辨识的钻进规程。构建了多层随机分布的试验样本,验证了在线辨识钻进规程的合理性。
[Abstract]:Our goal is to obtain the lunar surface sampling task implementation of lunar soil samples and return to earth, the lunar soil coring drilling process reliability and rationality of the drilling process has strict requirements for lunar soil drilling coring drill is task randomness and uncertainty of the object, the efficiency and reliability of the drilling process as the goal. This paper presents a specification for drilling drillability grade identification based. Based on the establishment of drilling tool and lunar soil interaction mechanical model, reasonable drilling parameters for lunar regolith. Using pattern recognition method, research sample identification of typical soil simulant drilling characteristics based on introducing drillability concept and typical division simulated lunar soil sample drillability grade, realize drillability grade drilling planning procedures based on the identification.
And the rock cutting theory of soil mechanics based on considering soil failure, failure form and drilling work mode based drilling configuration parameters, the drilling parameters, drilling tool and lunar soil was established, the interaction between the rock mechanics model. According to different drilling parameters for lunar soil drilling process analysis and prediction of the minimum energy dissipation principle, introducing power, drilling pressure, the heart rate and other related constraints, obtained the reasonable drilling parameters of lunar regolith; analysis of drill cutting process and the impact of lunar lunar drilling process based on the optimization methods of rock drilling parameters is obtained.
To carry out the identification of the lunar soil drilling coring drilling characteristics, through the extraction and analysis of the monitoring signals in drilling operation, the identification of typical characteristics of simulated lunar soil samples in the process of drilling. Construction of the identification model based on support vector machine recognition, realize the different types of lunar soil drilling experiment was conducted to study the characteristics. Identification of drilling characteristics, analyses the influence of structure parameter identification model and drilling parameters on the drilling results of feature identification, optimized identification model, improve the accuracy of the identification results.
Diamond grading method of the reference domain of geology, drilling will regolith drillability using characteristic of the unified description, simplifies the parameter identification. For the typical simulated lunar soil samples, the corresponding drillability grade, carry out the typical lunar simulant sample drilling research grade identification, identification results and corresponding the drill level of lunar soil drilling parameters real-time matching, obtained for drilling drillability grade based on the online identification. The construction of test sample multilayer random distribution, to verify the rationality of online identification of drilling.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:P184;P634
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