基于变换无迹卡尔曼滤波的随钻测量误差在线辨识

作     者：刘鹏威 杨金显 LIU Pengwei;YANG Jinxian

作者机构：河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 

出 版 物：《计算机应用》 (journal of Computer Applications)

年 卷 期：2021年第41卷第S1期

页      面：327-331页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41672363,U1404510,61440007) 河南省高等学校青年骨干教师培养计划(2018GGJS061) 河南省创新型科技人才队伍建设工程(CXTD2016054) 河南理工大学青年骨干教师资助计划(2017XQG-07) 

主　　题：随钻测量 在线辨识 变换无迹卡尔曼滤波 误差补偿 钻具振动 

摘      要：针对随钻测量(MWD)工作环境复杂多变,随钻器件测量的精度降低的问题,设计了基于变换无迹卡尔曼滤波(TUKF)法对测量误差进行在线辨识和补偿。首先,建立加速度计和陀螺仪的输出误差模型,选取导航误差参数以及传感器误差参数作为系统状态变量;然后,以钻杆钻进时实时解算出的姿态角与钻机每次停机时的钻具姿态角作差作为系统观测量,设计状态方程和量测方程对惯性器件误差进行在线辨识;最后,通过误差补偿方程对惯性器件进行补偿。运用此方法分别设计了振动台实验、模拟钻进实验和钻进实验,实验结果表明,设计的在线辨识方案通过标定补偿后,随钻测量中钻具的工具面角输出误差减小到0.8°,倾斜角输出误差减小到1°,比无迹卡尔曼滤波方法精度提高了50%,所提方法克服了随钻测量时钻具振动带来的影响,为实际钻井进一步提高数据可信度提供理论依据。