一种抑制钻杆粘滑振动的系统及方法

摘要

本发明公开了一种抑制钻杆粘滑振动的系统及方法，包括：1)变频器通过PLC控制系统给出电机主给定转速，传输至被控对象，得到电机实际转速和电机实际扭矩；2)变频器将电机实际转速和电机实际扭矩传输至控制单元；3)同时，人机交互装置将钻杆和钻具组合结构信息传输至控制单元；4)控制单元根据控制算法进行优化运算，得到辅给定值优化转速；5)控制单元通过CAN总线将辅给定优化转速传输至变频器，与电机主给定转速相叠加，叠加转速控制驱动电机的转速，该方法能够准确地获取实际钻杆参数，实时显示电机实际转速和实际扭矩，从而达到抑制石油钻井过程中钻杆粘滑振动的目的，解决了现有技术中硬件连接复杂、系统工作不稳定、实现效果不理想等问题。

主权项

一种抑制钻杆粘滑振动的系统，其特征在于，包括：被控对象，包括驱动电机连接的齿轮箱，以及由齿轮箱带动的钻杆和钻具组合，用于实现石油钻井；变频器，包括PLC控制系统，PLC控制系统控制驱动电机的启动、停止和调速的工作状态，并设定电机主给定转速，变频器将驱动电机的当前状态反馈至控制单元；控制单元，包括抑制钻杆粘滑控制器，抑制钻杆粘滑控制器用于对驱动电机的当前状态进行控制，抑制钻杆和钻具组合的扭矩振荡和转速振荡；人机交互装置，包括ARM芯片，完成控制单元的数据管理、人机操控；CAN总线，用于实现变频器与控制单元的自由通信；所述变频器与驱动电机连接，驱动电机与由齿轮箱带动的钻杆和钻具组合相连，变频器通过CAN总线连接控制单元，控制单元通过串口连接人机交互装置；抑制钻杆粘滑控制器执行控制算法得到辅给定优化转速，辅给定优化转速与电机主给定转速求和得到一个叠加转速，叠加转速送入到变频器，进而控制驱动电机；在同一被控对象模型下，得到包括主动阻尼控制器、内模控制器、自抗扰控制器或自适应控制器对应的钻杆扭矩控制曲线和钻头转速控制曲线，钻杆扭矩和钻头速度在50s后进入稳定状态。