连续波泥浆脉冲器的驱动电机变阻力矩控制策略的研究

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随着钻井技术的发展,要求测量越来越多的井下参数,并将其快速有效地传至地面。连续波泥浆脉冲器成本适中,性能可靠,制造工艺较为简单,传输速率较高,应用前景可观。但该技术目前被国外少数公司垄断,产品只租不售。而我国目前广泛使用的正脉冲器,相比于连续波脉冲器,传输速率太低,已无法满足我国日益增长的钻井作业需求。因此,研究连续波脉冲器对打破国外技术垄断,形成自主知识产权产品,提高我国随钻测量技术水平均具有重要意义。连续波脉冲器通过控制驱动电机,使转阀高速旋转以改变泥浆流通面积,从而产生连续的压力脉冲载波信号,然后将井下测量信息调制到泥浆压力脉冲载波上实现数据的高速传输。本文首先对转阀和驱动电机控制系统进行建模仿真,又采用频移键控和相干解调方式仿真研究了连续波脉冲器的数据传输过程。通过仿真发现,当考虑水力转矩的影响时,要使带通滤波器性能极端优良才可正确解调,而进一步考虑通道噪声时,由于滤波环节性能已很难再改善,采用PI控制策略无法正确解调,故采用滑模控制改善电机动态性能,从而实现了正确解调。说明研究控制策略提高驱动电机动态性能及信号接收时提高去噪性能均利于提高信号传输质量。这对于连续波脉冲器的实物制作具有重要的参考价值。
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