【摘 要】
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泥浆脉冲信息传输是目前随钻信息传输技术中应用较为广泛的一种。连续波泥浆脉冲装置是一种能够对所观测的数据进行高速传输的技术装置,其控制系统主要基于驱动旋转阀运动的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)。由于油气井井下的实际工况,PMSM的参数会因为温度变化而发生改变,导致其实际参数与控制流程所使用的电机参数不同,从而使控制系统的控制性能降低。因
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泥浆脉冲信息传输是目前随钻信息传输技术中应用较为广泛的一种。连续波泥浆脉冲装置是一种能够对所观测的数据进行高速传输的技术装置,其控制系统主要基于驱动旋转阀运动的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)。由于油气井井下的实际工况,PMSM的参数会因为温度变化而发生改变,导致其实际参数与控制流程所使用的电机参数不同,从而使控制系统的控制性能降低。因此,基于PMSM的随钻信息传输控制系统的设计,其方法和技术基础之一是较深入地研究电机参数的在线辨识。针对PMSM,本文对其参数在线辨识理论与技术进行了较深入研究。首先,阐述了PMSM研究现状,在PMSM结构分析过程中构建了相应的数学模型,对电机进行了坐标变换的推导。之后对PMSM系统仿真模型的整体框架以及三环PI调节器参数进行了相关研究,基于MATLAB/Simulink仿真系统,构建了PMSM三环PI矢量控制模型,并对仿真结果给予分析。最后对电机参数变化对电机控制性能的影响进行了分析。之后,再以电机仿真模型作为辨识模型,构建了基于磁场导向控制技术的PMSM参数辨识系统,对传统满秩辨识策略进行相关研究,并在卡尔曼滤波算法以及最小二乘法的基础上对扩展卡尔曼滤波算法以及带遗传因子递推最小二乘法进行了推导分析,然后再结合电机模型,针对不同电机参数辨识策略建立电机在线满秩辨识器,并使用MATLAB编写软件代码,使用Simulink仿真软件进行了仿真先验。随后结合FFRLS算法以及MRAS算法设计了FFRLS-MRAS算法,与前面所述两种算法相比,其不仅可以同时辨识三种机械参数,而且提高了参数辨识精度,改善了参数收敛速度,并简化了自适应律的设计难度。对FFRLSMRAS算法使用变化的电机参数,证实了该算法具有良好的动态跟随性能。最后使用CCS 9.0.1完成了PMSM的控制软件设计,并搭建电机控制平台对软件进行了测试;通过Matlab对采集到的跟踪波形进行数据分析,同时在电机空载的情况下验证了FFRLS-MRAS算法的有效性。实验结果表明,电机跟随精度较高,FFRLS-MRAS算法具有较好的辨识速度以及辨识精度,本文工作达到了课题的设计要求。
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