超深浮式鉆井絞車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)與控制.pdf

1、鉆柱升沉補(bǔ)償系統(tǒng)是保證超深浮式鉆井能正常進(jìn)行的必需裝置之一。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，升沉補(bǔ)償系統(tǒng)可分為液壓缸型和絞車(chē)型。絞車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的原理是通過(guò)控制絞車(chē)滾筒的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)升沉補(bǔ)償，補(bǔ)償行程不限，體積小，且兼有鉆井絞車(chē)的功能，故應(yīng)用前景好。
　　國(guó)外對(duì)絞車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)研究比較深入，在海洋鉆井平臺(tái)上有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。但是國(guó)內(nèi)對(duì)絞車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)的研究起步較晚，目前正處于原理探究和方案設(shè)計(jì)階段，而實(shí)際的生產(chǎn)研發(fā)周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，借助

2、虛擬樣機(jī)技術(shù)正好可以解決這些問(wèn)題。
　　本文以絞車(chē)型升沉補(bǔ)償系統(tǒng)為研究對(duì)象，運(yùn)用SolidWorks和ADAMS建立了絞車(chē)體虛擬樣機(jī)，結(jié)合AMESim軟件建立了機(jī)械-液壓聯(lián)合仿真模型，對(duì)所設(shè)計(jì)的絞車(chē)體進(jìn)行工況分析，驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，研究補(bǔ)償系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響因素。為了提高液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，針對(duì)變轉(zhuǎn)速-變排量的直驅(qū)容積系統(tǒng)兩個(gè)控制變量存在相乘非線(xiàn)性的特點(diǎn)，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用反饋線(xiàn)性化方法進(jìn)行線(xiàn)性化。利用常規(guī) PI

3、D控制器對(duì)直驅(qū)容積系統(tǒng)變轉(zhuǎn)速-變排量、變轉(zhuǎn)速-定排量和定轉(zhuǎn)速-變排量三種控制模式進(jìn)行了仿真對(duì)比分析。借助反饋線(xiàn)性化結(jié)果，提出了改進(jìn)后的 Bang-Bang算法以實(shí)現(xiàn)直驅(qū)容積系統(tǒng)快速控制，并進(jìn)行了仿真分析。綜合兩種算法的優(yōu)點(diǎn)，提出了Bang-Bang+PID雙?？刂撇呗圆⑶疫M(jìn)行了仿真分析。搭建了直驅(qū)容積系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)常規(guī)PID控制和Bang-Bang+PID雙?？刂频姆抡娼Y(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)控制算法的調(diào)速性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。