超深浮式鉆井絞車型升沉補償系統(tǒng)的虛擬樣機與控制.pdf

1、鉆柱升沉補償系統(tǒng)是保證超深浮式鉆井能正常進行的必需裝置之一。根據(jù)執(zhí)行機構不同，升沉補償系統(tǒng)可分為液壓缸型和絞車型。絞車型升沉補償系統(tǒng)的原理是通過控制絞車滾筒的正轉和反轉而實現(xiàn)升沉補償，補償行程不限，體積小，且兼有鉆井絞車的功能，故應用前景好。
　　國外對絞車型升沉補償系統(tǒng)研究比較深入，在海洋鉆井平臺上有多年的應用經(jīng)驗。但是國內對絞車型升沉補償系統(tǒng)的研究起步較晚，目前正處于原理探究和方案設計階段，而實際的生產研發(fā)周期長、費用高，借助

2、虛擬樣機技術正好可以解決這些問題。
　　本文以絞車型升沉補償系統(tǒng)為研究對象，運用SolidWorks和ADAMS建立了絞車體虛擬樣機，結合AMESim軟件建立了機械-液壓聯(lián)合仿真模型，對所設計的絞車體進行工況分析，驗證其結構設計的合理性，研究補償系統(tǒng)動態(tài)特性的影響因素。為了提高液壓驅動系統(tǒng)的響應速度，針對變轉速-變排量的直驅容積系統(tǒng)兩個控制變量存在相乘非線性的特點，建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型，利用反饋線性化方法進行線性化。利用常規(guī) PI

3、D控制器對直驅容積系統(tǒng)變轉速-變排量、變轉速-定排量和定轉速-變排量三種控制模式進行了仿真對比分析。借助反饋線性化結果，提出了改進后的 Bang-Bang算法以實現(xiàn)直驅容積系統(tǒng)快速控制，并進行了仿真分析。綜合兩種算法的優(yōu)點，提出了Bang-Bang+PID雙?？刂撇呗圆⑶疫M行了仿真分析。搭建了直驅容積系統(tǒng)實驗臺，對常規(guī)PID控制和Bang-Bang+PID雙?？刂频姆抡娼Y果進行了實驗研究，對控制算法的調速性能進行了實驗驗證。