钻机旋转系统的自适应PID控制策略

作     者：李琳 努尔扎提 张奇志 LI Lin;Nurzat;ZHANG Qizhi

作者机构：西安石油大学电子工程学院陕西省钻机控制技术重点实验室陕西西安710065 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2011年第32卷第1期

页      面：158-161页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程] 

基　　金：中国石油科技创新基金(2009D-5006-03-07) 陕西省科技攻关项目(2009K09-25)联合资助 

主　　题：钻机旋转系统 黏滑振动 自适应控制 PID控制 钻井底部装置 

摘      要：钻井过程中钻头的黏滑振动会导致钻头失速,引起钻机旋转系统发生故障,从而降低钻井渗透率,增加钻井成本。为此建立了钻机扭转特性模型,并提出了自适应PID控制策略用于抑制黏滑振动。首先对系统进行输入状态线性化控制,补偿钻机非线性特性引起的黏滑运动;其次设计自适应PID控制,使其在旋转系统参数大范围的变化和不确定的情况下,自适应控制保证系统输出的跟随控制及最优工作状态,同时PID控制加快系统动态响应速度,缩短系统调节时间。针对钻机扭转特性模型及钻头和岩石间摩擦扭力模型进行仿真试验,结果表明,自适应PID控制可有效抑制钻头的黏滑振动,改善钻机旋转系统工作的动态及静态响应特性,提高系统的稳定性和可靠性。