调制式旋转导向钻井偏心重力稳定平台控制研究

摘要

随着现在钻井技术的不断发展，调制式旋转导向钻井新技术的研制和开发成为钻井工具开发领域的重要研究方向，其核心技术稳定平台控制系统的研究具有重要的现实意义。本文研究的偏心重力稳定平台是对调制式旋转导向钻井稳定平台的改进，旨在解决调制式旋转导向钻井工具的稳定平台的“相对稳定”不易控制的问题，并且实现平台全方位的增斜和稳斜控制。
　　本文设计完善了旋转导向钻井偏心重力稳定平台的系统结构，该系统主要由偏重短节，电池组与测控短节，上盘阀调整短节等组成。研究了偏心重力稳定平台位置控制的基本增斜原理和稳斜原理。利用偏心重力稳定平台的初始角位置始终稳定的特点，依靠电机驱动改变稳定平台的转角，以跟踪给定的工具面角，实现增斜和稳斜。提出了基于DSPIC30F4011偏心重力稳定平台角位置控制系统，阐述了其控制原理。设计了偏心重力稳定平台角位置控制的硬件电路，主要由DSPIC30F4011芯片，正交编码器以及电机组成控制回路,通过芯片的QEI模块对电机的角位置进行检测，通过程序控制电机的正转、反转及停转实现对角度位置的跟踪控制。设计了相应的软件程序并实现了对稳定平台角位置的控制。模拟实验证明所设计硬件电路和软件程序的正确性，实现了对偏心重力稳定平台的角位置跟踪控制。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及研究意义

1.2 旋转导向钻井国内外现状

1.3 伺服电机控制研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 旋转导向钻井偏心重力稳定平台控制研究

2.1 调制式旋转导向钻井工具研究

2.2 偏心重力稳定平台结构设计

2.3 偏心重力稳定平台控制研究

2.4 本章小结

第三章 基于DSPIC30F4011直流电机位置控制

3.1 DSPIC30F4011芯片简介

3.2 QEI模块功能及原理

3.3 正交编码器原理

3.4 基于DSPIC30F4011直流电机角度控制原理

3.5本章小结

第四章 偏心重力稳定平台角位置控制硬件设计与实现

4.1硬件结构总体设计

4.2 硬件电路主要模块

4.3 硬件设计的实现

4.4 本章小结

第五章 偏心重力稳定平台角位置控制软件设计与实现

5.1 DSPIC30F4011开发环境及工具介绍

5.2 软件设计总流程图

5.3 增斜模式流程图及实现

5.4 稳斜模式流程图及实现

5.5 软件调试中的特殊处理

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研项目