旋转导向钻井稳定平台工作于井下,由于井下工况复杂多变,不确定性因素较多,而且稳定平台受摩擦扭矩变化的影响也比较大,所以难以获得稳定平台精确的数学模型。然而经典的控制方法的控制效果不理想,难以满足系统的要求。为进一步改善稳定平台系统的控制质量,确保钻井工具以高精度的要求进行导向造斜,本文采用广义预测控制理论实现了对旋转导向钻井稳定平台系统的控制。本文根据旋转导向钻井稳定平台的组成结构和工作原理,得到稳定平台广义对象的模型,重点研究了上、下盘阀间正反向相对运动时所带来的不断变化的脉动力矩,建立了稳定平台控制系统的摩擦模型。论述了广义预测控制的基础算法,通过分析算法给出了控制器参数选取的原则。利用MATLAB GUI的设计功能,设计开发了稳定平台广义预测控制仿真软件,该软件具有操作简便、交互性强和可视化等优点,利用该软件实现了对稳定平台预测控制的仿真研究。本文在广义预测控制基本算法的基础上,引入了阶梯式控制策略,形成了阶梯式广义预测控制算法,减小了在线求解矩阵计算量,且将算法应用到稳定平台的工具面角控制,并与模糊PID控制和一般的模型预测控制进行对比,仿真结果表明,阶梯式广义预测控制器能够有效抑制摩擦,具有更好的鲁棒性,并且具有良好的动态性能和稳态精度,使控制性能得到极大的改善。