隨鉆測(cè)井?dāng)[動(dòng)電機(jī)位置伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、隨鉆測(cè)井是石油工程中的一項(xiàng)重要技術(shù)，測(cè)井信息的傳輸速度慢是限制隨鉆測(cè)井技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要問題。隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)通過泥漿脈沖發(fā)生器進(jìn)行解碼發(fā)送，在泥漿脈沖發(fā)生器中通過使永磁同步電機(jī)按給定頻率、幅值周期信號(hào)擺動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。本文所要研究能夠快速、精確地輸出給定位置的電機(jī)位置伺服系統(tǒng)。
　　針對(duì)三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的位置伺服系統(tǒng)串聯(lián)環(huán)節(jié)多、位置環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)差的問題，設(shè)計(jì)了位置-電流雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)提高伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)位置跟隨性能。建立了永磁同步

2、電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并基于此設(shè)計(jì)了兩種系統(tǒng)的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，并對(duì)比分析二者的動(dòng)態(tài)位置跟隨性能，包括對(duì)階躍位置跟隨性能和對(duì)快速變化的正弦位置的跟隨性能。分析了雙閉環(huán)系統(tǒng)采用不同位置調(diào)節(jié)器時(shí)系統(tǒng)的抗負(fù)載擾動(dòng)性能。
　　針對(duì)PID控制器對(duì)快速變化的正弦信號(hào)難以穩(wěn)態(tài)無(wú)誤差跟隨的問題，在原有PID控制器的基礎(chǔ)上嵌入重復(fù)控制器，并詳細(xì)分析了嵌入式重復(fù)控制系統(tǒng)的性能。基于重復(fù)控制的原理結(jié)合已建立的雙閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了重復(fù)控制器，并分析了控制器參數(shù)對(duì)

3、系統(tǒng)控制性能的影響。分析結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的重復(fù)控制系統(tǒng)可以有效的減小伺服系統(tǒng)對(duì)正弦信號(hào)的跟隨誤差，并可以有效的抑制系統(tǒng)中的負(fù)載擾動(dòng)。
　　在MATLAB/Simulink中建立永磁同步電機(jī)空間電壓矢量控制系統(tǒng)模型，對(duì)三種控制系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果表明基于雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)的重復(fù)控制系統(tǒng)跟隨給定正弦信號(hào)時(shí)靜態(tài)誤差小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。同時(shí)，模擬了擺動(dòng)電機(jī)在實(shí)際工作環(huán)境中受到負(fù)載擾動(dòng)時(shí)的情況，仿真結(jié)果表明重復(fù)控制器提高了雙閉環(huán)系統(tǒng)的抗