冲旋步进钻井提速方法的井底裂纹拓展特性

针对深部地层井底岩石硬度高、强度大和应力集中现象导致的岩石可钻性差、破岩效率低和使用寿命短的问题,提出旋冲钻井和差压步进破岩方法相结合的冲旋步进钻井提速新理念。为了研究冲击作用下差压步进钻头破碎地层岩石的裂纹拓展规律,采用有限-离散元(FDEM)方法建立了球齿冲击三维薄板模型,开展了球齿在不同冲击能量、冲击位置及岩石种类等条件下的冲击破岩过程模拟,获得了阶梯型井底岩石在冲击作用下的裂纹扩展规律。研究结果表明:由于阶梯面的存在,球齿在冲击作用下对阶梯型井底造成的预损伤区域比常规井底更大,冲击位置靠近阶梯面的裂纹扩展效果更好;双球齿冲击阶梯井底容易形成较大范围的岩石破碎区,降低了破碎阶梯井底地层岩石的难度;球齿冲击过程中对青砂岩造成的预损伤区域比花岗岩大,在冲击能量相同的情况下球齿冲击破碎花岗岩更为困难。利用冲旋步进钻井方法理论上可以进一步提高难钻地层钻井速度,但具体效果需要经现场试验及优化。所得结论可为深部难钻地层钻井速度的提升提供新的思路。

基于S7-200 PLC的步进电机运动控制系统设计

提出基于西门子S7-200 PLC的步进电机运动控制系统的设计与实现。由于S7-200系列PLC不支持圆弧插补功能,采用极限逼近的算法,利用PLC输出高速脉冲信号和方向信号驱动步进电动机进行画圆的工作,并通过系统的调试对该方法进行了验证。

差压步进钻头提高破岩速度原理及现场试验

井底岩石承受较大的原地应力作用,且随着井深增加原地应力呈增大趋势。原地应力的存在增加了岩石的压实程度,导致岩石坚硬、可钻性差、研磨性强等问题,成为破岩工具切削效率低、使用寿命短和钻井速度慢的最主要原因之一。针对此背景,提出释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性提高破岩速度的理念,研发一种可释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性且能够集中钻压强化攻击能力的差压步进钻头,该钻头充分利用钻井过程中的井底钻压波动,实现扩眼钻头与领眼钻头钻压动态分配及钻进过程交替进行的目标,通过弱化地层、强化攻击及转化振动三重效果提高破岩速度。为验证差压步进钻头的应力释放效应,建立三维流固耦合的阶梯井底应力场模型,并在江苏油区某区块砾石层井段开展3口井的实钻试验。结果表明:阶梯井底能够使阶梯处岩石更易破碎;小直径领眼钻头应力释放效果较好;随着地层深度的增加,差压步进钻头应力释放效果更加显著,应力释放比约为60.2%;差压步进钻头提速效果显著,砾石层钻速较牙轮钻头提升可达161.89%,最高提速318.11%。

两相式混合步进电机速度和位移控制案例设计

步进电机在电脉冲信号的控制下能实现一定的角位移或线位移,掌握步进电机的控制技术非常重要。以两相混合式步进电机为控制对象,以单片机AT89C52和可编程计数器/定时器8253为主对电机进行速度和位移控制设计,对某一具体案例采用Proteus软件进行设计与仿真,包括控制电路和程序的设计。仿真和实验结果表明:该系统结构简单、容易实现、成本低,可用于其他步进电机的控制,并为教学或工程应用提供了参考。

基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法

针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转速和功率的关系,推导出电流计算方法;然后,对连续的S曲线进行等时间间隔采样,完成对S曲线的离散化;最后,在Keil平台进行算法代码编写,将编译后的工程文件下载到STM32中,通过步进电机的速度和位置跟踪实验验证了算法的有效性。

步进频雷达关键参数对虚警信号的影响分析

为掌握雷达装备关键参数对虚警信号的影响规律,揭示虚警信号产生的本质原因,针对雷达装备在复杂电磁干扰中出现的多虚警信号问题,以某型步进频雷达为受试对象,理论阐明虚警干扰的作用机理和虚警目标的成像特征。理论与试验测定相结合,选取单频连续波为电磁干扰源,采用注入等效替代电磁辐射的试验方法,总结归纳雷达关键参数跳频间隔和频率步进对虚警信号影响规律。结果表明:受试雷达在单频电磁干扰作用下会产生能量较集中的虚警信号;受试雷达频率步进选取10 kHz、跳频时间0.05 ms时,虚警电平随干扰频偏的变化规律较稳定,信号幅度损失较小,该参数取值可作为控制参数的最优取值,依据该结果能够为后续开展雷达装备在多频电磁环境下的试验评估提供技术支撑。

基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制

为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。

引信步进应力加速试验贮存寿命预测研究

目的 针对某机电引信加速寿命试验数据,采用传统统计分析方法存在计算量大、寿命预测精度难以保证的问题,开展与智能算法相结合的引信贮存寿命预测研究。方法 针对步进应力加速寿命试验数据,采用贝叶斯理论的环境因子法,对各级应力下的贮存时间进行折合计算。利用进化策略对粒子群算法进行改进,进而对所建立的BP神经网络预测模型的全局参数进行调整和优化,突破传统方法的局限。将折合后的试验时间、样本量、应力水平作为网络输入,失效数作为输出,来预测引信贮存寿命。结果 利用训练好的BP神经网络预测引信在正常应力水平下的失效数,计算其贮存可靠度。在迭代402次后,模型找到最优解,且预测误差在1%以内。结论 步进应力加速寿命试验与智能算法相结合的方法计算过程简单,预测精度较高,可有效提高引信贮存寿命的预测精度。

基于灰狼算法的步进电机滑模控制系统设计

为了改善转台方位轴的位置精准度及抖振现象,本文围绕步进电机控制系统展开研究。设计了指数趋近律的位置方程,应用了灰狼优化算法整定滑模控制系统的多项参数。在此基础上建立了数学模型,使用MATLAB/Simulink构建了位置三闭环仿真,对系统的位置精准度、抗干扰能力进行分析,并与PID控制系统、传统的滑模控制系统进行了比较。仿真结果表明优化后的控制系统较稳定,响应速度快,抗干扰能力强。最后基于STM32F10ZET6主控芯片搭建了硬件平台,实验证明了优化后的控制策略有效提升了位置精准度,保证了系统的可靠性。

步进式加热炉垫块脱落与板坯跑偏分析及措施

针对加热炉垫块脱落现象严重的问题,通过跑偏试验和步进机构运行状态分析认为,步进机构运行偏斜造成板坯跑偏是垫块脱落的根本原因。采取校正步进机构液压缸伸缩量一致,调整定心装置安装间隙精度在(0.5±0.1)mm,采用预先偏南50~100 mm的布料方式等措施后,有效缓解了板坯跑偏现象,垫块脱落问题基本得到解决。

高低温下不同材料引起步进电动机轴承卡滞问题研究

基于有限元分析平台ANSYS Workbench,在高温95℃和低温-60℃下,分别对采用不同材料的步进电动机进行了仿真分析。仿真结果发现了高低温下由材料不同引起步进电动机出现轴承卡滞问题的主要原因,提出了改进措施,并通过实验验证了该措施的可行性,为类似步进电动机的结构优化提供了参考。

基于COMSOL分析步进电动机故障的电流和磁场变化规律研究

步进电动机是电力系统稳定运行的关键设备之一,当步进电动机在运行过程中出现故障,将直接导致电力系统的停运,给电力企业带来经济损失,需要对步进电动机内部故障原因进行研究。通过COMSOL有限元分析及建模的方式,对步进电动机的失步故障和开路故障所引起的电场和磁场的变化展开了研究,分析了在5种不同频率下失步故障和开路故障所引起的电场和磁场的变化规律,以提高对步进电动机故障诊断的效率。

基于S7-1500 PLC的步进电机PID控制

通过对PLC的软件编程,实现了S7-1500 PLC对步进电机的PID控制。首先明确了PLC、步进电机和步进电机驱动器之间的电气连接关系;然后利用S7-1500 PLC配套的博途软件进行了PTO组态和轴工艺组态,基于HMI设计了人机交互界面,设计了PID控制器;最后搭建了实验系统,利用临界比例度法整定了PID参数。实验验证了步进电机PID控制的调整时间小于1min,位置精度小于0.02°。

大坡度煤矿斜井敞开式TBM步进技术

针对榆林可可盖煤矿主斜井敞开式TBM步进工作中面临的坡度大、设备重、岩性软等不利条件,提出了安全可靠的步进方案,重点论述了斜坡段步进系统组成、步进准备工作、步进原则,并验算了步进安全系数,保障了TBM施工顺利、高效地完成步进,为今后相似工程施工提供了借鉴。

两相混合式步进电机控制方法研究与设计

两相混合式步进电机由有定子和转子组成,每当脉冲激励发生,电流经过绕组会形成磁场,而依序进行的脉冲激励导致磁场的变化,从而引导转子旋转。在每一个脉冲激励形成的电磁场影响下,转子旋转一个固定齿距角度。所以两项混合步进电机存在定位精度高,步距角灵活等特点,但是在长期生活实践中也存在由于启动频率过高,产生堵转现象。当输入驱动脉冲频率较高时,步进电机已经不再是步进式地转动了,而是进入连续转动状态,因此,步距角设置较大时,步进电机带动负载的能力会大大下降等缺点,对两相混合式步进电机控制方法研究将解决上述缺点。

步进电机的单片机控制系统设计研究

在科技快速发展的背景下,现阶段应用的步进电机所配置的齿轮箱、直线运动执行装置等较为先进,能实现难度较大、复杂程度较高的线性运动,这使步进电机得到了广泛应用与快速发展。在步进电机控制系统中,单片机具有至关重要的作用,作为核心部件,其性能质量会对步进电机的整体性能质量造成直接影响。所以,为保证步进电机功能正常发挥,需要合理设计单机片控制系统。基于此,主要探究了步进电机的单片机控制系统设计,以期为相关人员提供参考。

宇航步进电机多工况温度场仿真与试验研究

针对宇航步进电机在不同工况下,温升差异大导致温度场仿真模型难以准确预测电机实际温升的问题,建立某型号步进电机三维温度场有限元仿真模型,搭建试验平台对步进电机多工况下温升规律进行研究。结合实际温升数据,不断对仿真模型系数进行修正,将修正后的仿真模型系数应用到新电机的温度场计算,对比仿真模型计算温升与实际温升之间的误差,结果表明修正后的步进电机温度场仿真模型准确性较高,可对多工况下步进电机的温度场计算提供依据。

电能表退化模型建立与步进应力试验设计

目前智能电能表可靠性试验面临样本需求大、试验时间漫长等问题。本文分析了电能表敏感应力并建立电能表温湿度应力加速退化模型,设计预实验,得到了电能表在高温高湿环境下的工作极限,并据此设计电能表步进应力试验方案,确定了试验电能表数量、应力施加时间和步长,有效减少了样本量与试验时间,为后续电能表寿命预测和可靠性评估奠定基础。

一种基于模型轨迹的步进炉装钢提速方法

步进式加热炉通常采用步进炉装出钢机装入冷钢坯和取出炉内的热钢坯,然后通过出炉辊道送到粗轧机组进行轧制。轧机的轧制速度较快,对炉区装钢机的装钢速度和装钢效率有很高的要求。通过分析装钢步序和加热炉及炉前辊道的设备工艺,找出限制装钢机提速的制约条件,提出了电液同步控制的模型轨迹控制方案。在电气控制模型和自动化程序上加以优化,提高了加热炉装钢机的装钢速度,节约了加热炉生产的燃料成本,最终达到了提高加热炉工作效率的目的。

步进梁基座焊缝开裂的分析与改进

分析步进梁基座焊缝撕裂原因,通过对梁体结构的受力分析和计算,得出了横向、纵向焊缝强度的强关联因素,提出了步进梁基座焊缝的强化改进方法,提高了步进梁基座焊缝的强度,为类似焊接结构件的焊缝强度校验提供了一种分析计算方法。