钻井转盘液压马达同步控制系统研究

发布时间：2017-08-17 02:15

  本文关键词：钻井转盘液压马达同步控制系统研究

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【摘要】：在现代先进钻井转盘中,液压马达同步控制是关键技术之一,对提高转盘的整体性能、钻井效率等多方面性能有十分重要的作用。本文针对钻井转盘中四个液压马达的同步性问题,提出了基于模糊推理的变论域模糊PID控制算法,将该算法应用到液压马达的同步控制系统中,以提高液压马达的同步精度。首先详细介绍了钻井转盘的研究发展现状,对现代先进转盘中的液压控制系统及液压同步控制技术的研究和发展现状进行介绍。通过分析研究钻井转盘的结构特点、工作原理及液压马达受力特点,完成了转盘液压系统的设计,并对液压元件进行了计算选型。根据所设计的液压系统建立了单回路阀控液压马达系统的数学模型,经过分析证明了该系统是一个非线性、高阶的系统,需要进行校正。由于液压同步系统具有非线性和时变性特点,同时受到不确定因素的影响,本文提出了基于模糊推理的变论域模糊PID控制算法,并详细介绍了变论域模糊控制的理论基础和基本原理。分别设计了模糊推理控制器、系统模糊控制器、PID控制器,最后形成了基于模糊推理的变论域模糊PID控制。本文通过AMEsim-Simulink联合建模仿真和基于多执行器PLC分流控制模拟实验台实验两种方法分别对PID、模糊PID、基于模糊推理的变论域模糊PID三种控制算法进行仿真和实验研究。从两种实验方法的实验结果可知,基于模糊推理的变论域模糊PID算法优于其他两种算法,该算法提高了系统的同步精度和稳定性。通过研究分析可得基于模糊推理的变论域模糊PID控制算法能够以较高的同步精度实现同步控制,具有良好的稳定性、适应性和鲁棒性。
【关键词】：转盘 同步控制 基于模糊推理的变论域模糊PID控制 仿真 实验
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD67;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 转盘的发展及研究现状10-11
• 1.3 液压同步控制系统11-14
• 1.3.1 液压同步系统11-12
• 1.3.2 液压同步控制12
• 1.3.3 液压同步控制策略12-13
• 1.3.4 液压同步控制算法13-14
• 1.4 主要研究内容及意义14-16
• 第二章 钻井转盘液压同步系统设计16-25
• 2.1 钻井转盘液压系统分析16-17
• 2.2 电液比例控制技术17-19
• 2.3 钻井转盘液压系统设计19-20
• 2.4 液压系统主要元件的计算选型20-24
• 2.4.1 液压马达20-21
• 2.4.2 主泵21-23
• 2.4.3 电液比例阀、溢流阀选型23
• 2.4.4 油箱及相关元件选型23
• 2.4.5 管路尺寸的确定23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 阀控单液压马达系统的数学模型25-36
• 3.1 比例放大器25
• 3.2 电液比例方向阀25-28
• 3.2.1 电磁铁中线圈电流的传递函数26
• 3.2.2 电磁铁驱动力的传递函数26
• 3.2.3 阀芯位移的传递函数26-27
• 3.2.4 电液比例方向阀阀芯的数学模型27-28
• 3.3 阀控液压马达28-32
• 3.3.1 比例阀流量方程28-29
• 3.3.2 液压马达流量方程29-30
• 3.3.3 液压马达扭矩方程30
• 3.3.4 阀控液压马达方程30-32
• 3.4 转速传感器32
• 3.5 电液比例阀控单液压马达数学模型32-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 基于模糊推理的变论域模糊PID控制36-52
• 4.1 变论域模糊控制理论36-44
• 4.1.1 模糊控制的插值机理36-40
• 4.1.2 模糊规则的单调性和控制函数的单调性40-42
• 4.1.3 变论域模糊控制原理及实现42-44
• 4.2 基于模糊推理的变论域模糊PID控制器44-51
• 4.2.1 模糊推理控制器设计45-47
• 4.2.2 系统模糊控制器的设计47-49
• 4.2.3 PID控制原理49-50
• 4.2.4 基于模糊推理的变论域模糊PID控制器设计50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 系统仿真与结果分析52-63
• 5.1 仿真软件介绍52
• 5.1.1 AMEsim软件介绍52
• 5.1.2 MATLAB/simulink介绍52
• 5.2 基于AMEsim仿真模型建立52-56
• 5.2.1 仿真模型的建立52-53
• 5.2.2 子模型选择及其参数设置53-56
• 5.3 基于MATLAB/Smulink仿真模型建立56-58
• 5.4 基于AMEsim和MATLAB/Simulink联合仿真结果及分析58-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 基于多执行器PLC分流控制实验63-71
• 6.1 实验台简介63-65
• 6.2 控制系统设计65-67
• 6.3 实验结果及分析67-70
• 6.4 本章小结70-71
• 结论与展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士期间取得的研究成果76-77
• 致谢77

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1 张柏年;;斯达发型液压马达的新系列—B系列[J];矿山机械;1975年06期

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本文编号：686654