基于模糊控制和pid控制的自动送钻系统

《基于模糊控制和pid控制的自动送钻系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于模糊控制和pid控制的自动送钻系统陈克利丁亮李远程张莉莉摘要：本文将常用的两种自动送钻算法（pid算法和模糊控制算法）有机结合起来，采用模糊控制算法优化pid算法的系统参数，使得pid系统参数的获得更加科学合理方便，实验证明相对于人工调整pid算法的方式该算法大大提高了自动送钻系统的精确度和快速性。关键词：自动送钻pid控制模糊控制Auto-drillingsystembasedonfuzzycontrolandpidcontrolKeliChen,LiangDing,YuanchengLi,LiliZhangZhongmanPetroleumand

2、NaturalGasGroupCo.,Ltd.ZhongmanElectricalEngineeringTechnologyCo.,Ltd.Abstract:Thispapercombinesthetwomethods(pidmethodandfuzzymethod),whichhavebeenadoptedforauto-drillingsystem.Optimizationofpidparamentswithfuzzymethodmakesurethepidparamentsmorescientificandmoreconvenient.Experi

3、mentsprovethismethodcanimprovetheauto-drillingsystemaccuracyandspeedycomparingwithadjustingpidparamentsbyhand.Keywords:auto-drilling,pidcontrol,fuzzycontrol1.前言目前石油钻井领域仍然以手动送钻为主，相对于手动送钻，自动送钻可以大大降低司钻的劳动强度，提高钻井效率和钻井质量，减少对于设备的损伤。但是地下地层情况复杂，自动送钻的被控对象具有时滞、时变、非线性的特点，执行系统的钢丝绳、大钩与钻杆之间、变速

4、齿轮内部等传递环节存在形变、时滞或非线性等复杂现象，无法得到精确的系统数学模型，所以自动送钻系统的应用一直不是非常理想。目前比较流行的自动送钻控制算法主要有两种，模糊控制算法和pid控制算法。前者将司钻的经验模糊化，并抽象成算法（也就是模糊控制算法）对自动送钻的给定值进行调整。该算法的问题在于需要做大量的调查工作，而不同钻机、井队其要求也大不相同，所以要总结一套可以应用到所有钻机类型、所有地层的模糊算法困难很大。后者是直接设定一组pid参数，采用pid调节原理调整给定值，此算法是目前在自动控制领域应用最广泛，最可靠的控制算法。其具有和模糊控制算法类似的问

5、题，就是其pid参数需要根据不同的地层，不同的钻机进行调整8，而这种调整往往需要专业人员才能完成，对于井队人员来说是比较困难的。本文将以上两种算法结合起来提出了一种基于模糊控制和pid控制的自动送钻算法，其主控制流程是pid闭环控制，而pid系统参数的调节采用模糊控制算法，相当于一种参数自适应的pid闭环控制。基于此算法建立了一套变频控制的自动送钻系统，通过实验证明了该算法的应用能够大大提高自动送钻系统的自适应能力，可以在更短的时间里获得更加准确的pid系统参数。1.概述基于模糊控制和pid控制的自动送钻算法，其主控制流程是pid闭环控制，而pid系统参

6、数的调节采用模糊控制算法，相当于一种参数自适应的pid闭环控制。基于此算法建立了一套变频控制的自动送钻系统，实验证明该算法的应用能够大大提高自动送钻系统的自适应能力，可以在更短的时间里获得更加准确的pid系统参数。该算法的核心主要包括：pid模块、模糊控制模块。控制对象是钻压。Pid模块负责采集钻压反馈信号，根据设定的pid系统参数进行计算并输出控制参数给执行机构。模糊控制模块负责根据输入参数来自动调节pid系统参数，得到最优的系统参数。2.Pid控制模块Pid控制模块主要功能是负责采集钻压反馈信号，根据设定的pid系统参数进行计算并输出控制参数给执行机

7、构。钻压反馈信号的获得步骤为：读入当前悬重，查看是否为第一次读入，若是则将当前悬重作为初始悬重，若不是则当前钻压＝当前悬重－初始悬重。在读入钻压反馈值以后，将钻压给定值和反馈值进行比较，并通过I环节、P环节和D环节的处理，计算出下一次输出给执行机构的控制参数U（k），具体计算公式如下：，l分别可取i、p或d；Wp(k)*Xp(k)=Kp*E(k)；Wi(k)*Xi(k)=Kp*T/Ti*∑E；Wd(k)*Xd(k)=Kp*Td/T*[E(k)-E(k-1)]；其中：E(k)为第K次采样时实际钻压和给定钻压的差；Kp为P环节的系数；T为采样时间；Ti为I环

8、节的时间常数；Td为D环节的系数；U(k)为输出给执行机构的值。3.模糊控制模块