连续波泥浆脉冲器自抗扰控制器控制软件开发

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随着世界上油气开发的难度越来越大,随钻测量技术也在快速发展,其对井下信息传输速率的要求也越来越高。连续波泥浆脉冲器作为泥浆脉冲随钻测量技术发展中的最新技术,数据传输速率高于目前广泛应用的正脉冲型泥浆脉冲远传系统10倍以上,是目前随钻测量数据泥浆脉冲传输系统的前沿发展方向。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)作为连续波泥浆脉冲器转阀的驱动电机,其动态性能直接影响着井下信息的传输质量。然而,PMSM受到井下温度变化和时变水力转矩的影响,会降低其运行性能。因此,本文设计了一种微分前馈和并联扩张状态观测器相结合的新型自抗扰控制器(Active Disturbances Rejection Controller,ADRC),将其用作速度控制器,并在电流环使用线性自抗扰控制器。仿真结果表明:该结构下的脉冲器电机控制系统,不仅具有更好的动态性能和抗扰性能,而且针对时变输入,其稳态误差小,具有更高的跟踪精度。然后,在脉冲器电机矢量控制的软件开发中采用基于模型的设计(Model-Based Design,MBD)方法,利用Matlab/Simulink中RT-Lib库和Simulink库搭建了基于新型ADRC的PMSM控制系统的半实物仿真模型。此模型中主要包括:控制器模块、SVPWM模块、坐标变换模块、电流检测模块和转子速度与位置测量模块等。之后利用Matlab的自动生成代码技术将半实物仿真模型生成控制软件代码。最后搭建Links-RT实时仿真系统软硬件平台,对基于新型ADRC控制算法的PMSM控制系统所生成的代码进行可行性实验研究。通过突加/减速实验验证了电机在进行2FSK信息调制时的动态性能;通过突加/减负载实验模拟水力转矩作用下,电机的抗扰性能。实验结果表明:本文开发的控制软件功能正常,具有良好的调速性能和抗扰性能,此方法为脉冲器实物制作提供了借鉴。
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