旋转导向系统稳定平台自适应动态面控制

井下的多种干扰因素为旋转导向系统稳定平台的控制器设计增加了复杂性。为了应对未知摩擦力矩和建模误差对稳定平台的不良影响,提出一种自适应神经网络动态面控制方法,该方法使用RBF神经网络逼近摩擦及干扰力矩,设置状态观测器获取由于相关参数不确定导致的建模误差,并引入动态面方法避免传统反步控制带来的“微分爆炸”,最后使用李雅普诺夫法证明系统的稳定性。结果表明,该控制方法在稳定平台模型存在摩擦力矩、未知干扰和建模误差的情况下,仍能使工具面角准确、快速地跟踪输入指令信号,具有较好的自适应性和鲁棒性。

旋转导向钻井系统及其控制方法研究进展

旋转导向钻井技术是一种新型的井身结构,可用于完井作业和水平井、大斜度井,实现井下导向和定向功能。旋转导向系统是旋转导向钻井技术的核心,其控制技术的发展直接关系到整个钻井工程的成败。介绍了旋转导向钻井系统的基本结构、工作原理,详细分析了基于不同类型控制方法的控制系统控制策略研究进展,并指出旋转导向钻井系统控制技术实际应用中存在的问题和不足,提出了未来我国旋转导向技术发展方向:完善现有的推靠式和指向式系统,开展混合式旋转导向系统地面监控,构建双向通讯、随钻测量子系统等。

旋转导向系统及其控制方法研究进展

旋转导向系统是定向钻井技术中一颗璀璨的明珠,是实现油气资源低成本、高效开发的重要技术手段。首先阐述了旋转导向系统的基本结构,根据不同的导向方式和偏置效果可分为静态推靠式、动态推靠式、静态指向式、动态指向式、混合式五大类,并逐一分析其定向原理;其次根据国内外旋转导向系统技术研究及应用情况,系统分析了推靠式、指向式、混合式的发展现状,归纳分析了不同技术的优缺点;同时从现代控制、智能控制、复合控制3个方向梳理总结了旋转导向控制系统控制策略的基本情况进展;最后,讨论了我国未来旋转导向技术的发展方向和控制系统设计所面临的难点问题以及解决思路。指出:(1)我国应该完善现有的推靠式和指向式系统,提升系统造斜率、稳定性、自动化和智能化程度,开展导向技术、双向通信、井下闭环控制等配套技术的研究,进一步提升系统的工业化应用能力。(2)开展混合式旋转导向系统地面监控、双向通讯、随钻测量和井底钻具组合四大子系统的理论研究。(3)针对钻井环境多样化、控制能力精细化和控制需求智能化等诸多挑战,提出今后控制技术研究应重点关注3个方向:多种控制方法的综合应用、对复杂环境和未知挑战的自适应容错能力、基于智能技术的决策/控制一体化。本研究为我国未来旋转导向系统的研制和完善提供有益的参考;对控制系统而言则在多种控制方法综合发展基础上结合人工智能技术,形成一套能够有效应对未来挑战的控制策略。

国际留学研究生项目导向式课程教学探索——以“电力电子系统建模与控制”课程为例

随着“一带一路”倡议的提出,留学生教育已成为我国高校教育中的一个重要组成部分。目前国际留学研究生课程存在的教学模式传统单一、考核方式不全面等问题,导致留学研究生学习积极性不高,基础专业知识掌握不牢固,教学质量及效果未达到要求。文章探索了“电力电子系统建模与控制”课程的项目导向式英语教学模式,围绕实际工程案例讲解专业知识点,从而激发留学研究生的学习兴趣;采用期末闭卷考试和课堂项目仿真设计相结合的考核方式,提升留学研究生对专业知识的实际应用能力。通过基础知识与专业知识相辅助,理论与实际相结合的教学模式,为培养电力电子装备方面的国际高端应用型技术人才奠定基础。

基于项目导向构建高职“飞行控制系统”课程

无人机应用技术是高职新兴的一门专业,该专业课程体系大多数基于地域职业需求构建课程体系及课程内容。因高职和本科教育理念的巨大差异,高职大部分无人机课程不能直接从本科院校移植,同时因为地域经济差异也导致高职院校间课程内容存在较大差异。“飞行控制系统”课程在广东省高职院校中只有本校开设,并且服务于珠三角地区无人机制造业,因此课程内容需全新构建。本文依据珠三角地区无人机产业人才需求,基于项目导向全新构建了无人机应用技术专业的“飞行控制系统”课程。

机车制动控制系统冗余设计研究

机车制动控制系统作为轨道交通机车车辆的关键核心子系统,提升制动控制系统的可靠性和可用性至关重要。开展冗余设计是提升机车制动控制系统可靠性和可用性的重要方法,该文从功能、系统和机车3个层面上梳理当前国内各型机车制动控制系统的冗余设计原理,有助于后续制动控制系统设计和优化改进。

旋转导向井下工具控制系统设计及室内试验

旋转导向钻井系统在长水平段水平井、大位移井、分支井等复杂结构井的钻井过程中,可以消除粘滑卡钻,携岩效果好,具有显著提高机械钻速、减少井下故障、降低钻井成本的优势。中国石化胜利油田钻井工艺研究院与美国AGP公司合作开发了旋转导向井下工具系统,该系统由井下专用螺杆和地面转盘双动力驱动,通过控制导向翼肋的定向支出来控制井眼轨迹。其导向和非导向状态及每个导向翼肋的支出均采用独立电磁阀控制,既保证了系统的可靠性,又保证了控制精度,并且简化了控制方法。井下专用螺杆驱动内部心轴不仅给钻头提供动力,还给液压系统提供动力。室内测试证明,该系统控制方法简单可靠,可实现性强,为以后的实际应用推广提供了依据。介绍了旋转导向井下工具系统的整体设计方案,对其控制系统及各部分的结构、工作原理进行了详细研究。

基于状态空间法的旋转导向钻井工具控制系统研究

调制式旋转导向钻井系统的工作特点是 :在导向工具与钻柱同步旋转的情况下 ,配置机构中 3个导向块在给定方位的伸缩动作可以产生导向钻井所需要的矢量力。因此 ,在调制式旋转导向工具中 ,就必须设置一个不受钻柱影响的、可以自动保持和调整工具面角度的稳定平台。对稳定平台控制系统进行了研究 ,建立了对象数学模型 ,提出了应用状态反馈法的稳定平台控制方案 ,以确保导向钻井过程中对各状态变量的控制要求。对闭环控制系统进行了相应的计算机仿真和功能试验 。

静态推靠式旋转导向系统三支撑掌偏置机构控制方案

随着国内复杂定向井、水平井以及高难度3D井身结构井的增加,对于旋转导向钻井技术的需求也不断增加,而目前国内对静态推靠式旋转导向系统的导向机构控制方法及原理了解很少,展开相应的研究已非常必要。在外筒旋转的条件下,通过力学矢量合成原理以及数学求解分析表明,静态推靠式三液压支撑掌导向工具同时控制3个支撑掌分力的方案不可行;外筒旋转使得三液压支撑掌导向工具存在控制"死区",给出了这种偏置机构最大可使用偏置合力矢量幅值;采用了两支撑掌调整和控制合力矢量的大小和方向,剩余一个支撑掌浮动支撑,并给出了静态推靠式三液压支撑掌导向工具控制算法框图。该框图可为国内科研人员开展该种偏置机构研究提供理论依据。

舵轮型自动导向车(AGV)导向控制系统设计

自动导向车是FMS和FAS中重要的移载设备。本文结合设计实践，分析了电磁感应方式舵轮型AGV导向系统的控制特性。通过分析导向伺服系统的传递函数，讨论了系统各参数对系统性能的影响，并提出提高系统动态性能的校正方法．数字仿真和样机试验结果表明所设计的系统具有较好的静态和动态性能。

旋转导向钻井系统稳定平台变结构控制研究

通过构建旋转导向钻井系统稳定平台的数学模型和分析稳定平台的工作环境,提出了稳定平台变结构控制方案。验证了稳定平台控制系统对于变结构控制的不变性条件,构造了滑动模态。采用指数趋近率和柔化符号函数法,设计了大幅度削减振颤的控制律。对设计出的变结构控制系统进行了计算机仿真和地面模拟试验,结果表明,该控制算法鲁棒性强,控制精度比较高,跟踪速度快,具有良好的控制效果。

旋转导向系统三翼肋偏置位移矢量控制方案

利用三翼肋静态偏置式旋转导向工具,研究了偏置位移矢量控制方法,将其简化为控制平面内位移矢量的合成与分解。结合工程实际要求,提出了分位移矢量计算的就近原则和最小能量原则。考虑到外套旋转角速度和翼肋动作到位时间,提出了分位移矢量计算方法,并实现了编程控制。将控制程序嵌入井下微处理器中,与随钻测量系统、地面监控系统构成信息大闭环控制系统,给出了具体应用方法,为旋转导向工具研制及现场应用提供理论依据和指导。

高速磁浮列车导向系统的鲁棒控制器设计

导向系统是高速磁浮列车中的关键子系统之一,针对导向系统工作电流变化范围大的特点,设计了降低静态电流灵敏度的鲁棒导向控制器。在介绍导向系统结构和控制方案的基础上给出导向系统线性化的数学模型,并采用线性最优二次型设计方法设计最优控制器,结合仿真讨论最优控制器无法在整个工作范围内保证导向系统具有相近性能的原因,而后建立了导向系统对于静态电流的参数灵敏度模型,并采用降低参数灵敏度的鲁棒控制理论对最优控制器设计方法进行改进,设计了鲁棒控制器。仿真和试验表明,该鲁棒控制器能够增强导向系统对静态电流变化的鲁棒性。

自动导向车控制系统的数学模型及应用

本文提出自动导向车偏差控制系统的数学模型。文章首先研究自动导向车的运动特性，分析偏差量与车轮速度的关系，在此基础上导出它的动态结构图。它是一个多输入多输出的非线性系统。然后通过小偏差线性化方法，把它简化成线性单输入数学模型。该数学模型应用于激光导向无人小车，获得较好的运行控制效果。

一类非完整约束动力学系统的人工场导向控制

对于一类具有轮式移动机构的非完整动力学系统 ,本文通过建立人工场的方法来实现其位姿镇定、轨迹跟踪和路径跟踪等控制问题 .人工场用于导向和控制方向角 ,而通过辅助的线速度控制以获取最佳收敛路径 .控制器设计中同时兼顾动力学扰动及实际系统速度和输出力矩的饱和限制 ,所得控制器对于跟踪问题仅需知道期望位姿 ,而且结构简单、鲁棒性强。

旋转导向钻井工具地面监测和控制系统研究

地面监测和控制系统是旋转导向钻井系统的关键组成部分,是整个系统的指挥中心。针对偏心位移控制式旋转导向钻井系统,论述了TMCS系统的总体设计、工作流程、系统设计及现场试验情况。TMCS系统的主要目的是验证旋转导向系统液压、机械、通信及供电系统的可行性和稳定性,主要由主控制器MCU、压力负脉冲接收解码模块、工具面角及井斜测量模块、井下导向机构信号采集模块及CAN总线数据通信模块构成,系统使用CAN总线技术进行数据通信及测试接口管理。现场试验结果表明,TMCS系统可以较好地进行信息测量、采集及传输。

考虑轨道不平顺的高速磁浮列车导向系统控制器设计

为了降低轨道随机不平顺对高速磁浮列车导向系统的影响,研究了轨道随机不平顺影响下的导向控制器设计方法。在介绍导向系统结构的基础上,推导了导向系统的数学模型;基于该模型,分析了轨道随机不平顺对导向系统的影响。采用成熟的最优控制理论,通过将轨道随机不平顺引入控制器的性能指标,给出了考虑轨道随机不平顺的导向控制器设计方法。通过仿真表明,这种控制器减小了轨道随机不平顺对导向系统的影响,取得了期望的控制性能。

创新导向的管理控制系统框架研究

管理控制系统是企业管理的重要工具,对企业创新具有巨大的促进作用。基于管理控制系统的发展历程,分析当代创新管理对管理控制系统设计的新要求,除传统财务战略目标外,从人力资源素质、组织管理能力、市场开拓能力三方面制定非财务战略目标及相应绩效指标,将其纳入一般管理控制系统框架,构建创新导向的管理控制系统框架;并具体分析每一环节的运作方法。有利于丰富管理控制的理论研究,指导企业利用管理控制系统有效开展创新管理活动,提升企业竞争优势。

行动导向法在“集散控制系统组态与应用”课程中的实践

为了满足卓越工程师教育培养计划的要求,培养具有创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才,根据自动化专业学生的就业以及今后工作的特点,对集散控制系统组态与应用课程进行改革,在教学过程中引入基于工作过程的"行动导向"教学方法,将"教、学、做"紧密结合起来设计课程教学内容,从课程实施过程中的几个不同角度进行探索和实践,这些措施在提高学生学习兴趣,培养学生的应用能力和创新精神等方面取得了良好效果。

EMS型高速磁浮列车导向控制系统及其仿真

为了保证高速磁浮列车沿轨道方向安全、可靠的运行,针对其导向控制系统建立了双电磁铁导向系统动态模型,设计了以电压、电流为受控对象的四种闭环控制器,并利用MATLAB/SIMULINK软件分析了各控制器的稳态性能和抗干扰能力。仿真结果表明:电流作为控制对象具有对非线性导向系统更好的模拟性,引入加速度反馈有利于改善系统的抗干扰性能,PID控制器设计方案具有相对更优的控制性能。