[發(fā)明專利]廣適應的新型自動送鉆裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910052115.4
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101566059A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 李春第
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中曼石油設備有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;G05B19/05
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 周 濤

1.一種廣適應的新型自動送鉆裝置，該裝置包括執(zhí)行機構(gòu)、變頻電 機和變頻器，所述的執(zhí)行機構(gòu)由絞車帶動，絞車通過減速箱和離合器接 至變頻電機上，所述的變頻器接至變頻電機，三相電源連通變頻器，其 特征在于，所述的執(zhí)行機構(gòu)上設置有一個懸重傳感器，該懸重傳感器將 所測數(shù)據(jù)輸入至可編程控制器PLC中，該可編程控制器PLC連通變頻器 和一個作為人機界面的觸摸屏，可編程控制器PLC中包含有鉆壓計算模 塊和PID模塊，所述的可編程控制器PLC執(zhí)行如下操作步驟：

①由作為人機界面的觸摸屏輸入給定鉆壓，通過懸重傳感器讀出當 前懸重并傳輸至可編程控制器PLC中的鉆壓計算模塊，由鉆壓計算模塊 計算出當前鉆壓，并將當前鉆壓輸入至PID模塊中，鉆壓計算模塊執(zhí)行 如下操作：讀入當前懸重，查看是否為第一次讀入當前懸重，若是則將 當前懸重作為初始懸重，若否則當前鉆壓=當前懸重－初始懸重；

②由PID模塊根據(jù)當前鉆壓計算出鉆壓差，通過I環(huán)節(jié)、P環(huán)節(jié)和 D環(huán)節(jié)計算出變頻器的給定速度值，并將該給定速度值輸入至變頻器中； 本步驟中的鉆壓差=當前鉆壓－給定鉆壓，I環(huán)節(jié)的參數(shù)、P環(huán)節(jié)的參數(shù) 和D環(huán)節(jié)的參數(shù)均由人機界面輸入，根據(jù)上述數(shù)值計算出變頻器的給定 速度值U(k)：

U(k)=∑Wl(k)Xl(k)，1分別可取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)為第K次采樣時實際鉆壓和給定鉆壓的差；

Kp為P環(huán)節(jié)的系數(shù)，由人機界面輸入；

T為采樣時間；

Ti為I環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，由人機界面輸入；

Td為D環(huán)節(jié)的系數(shù)，由人機界面輸入；

U(k)為輸入至變頻器中的值；

③由變頻器控制變頻電機變頻調(diào)速，進而控制執(zhí)行機構(gòu)適時改變鉆 壓以實現(xiàn)自動送鉆。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廣適應的新型自動送鉆裝置，其特征在于， 所述的可編程控制器PLC中還包括有一個模糊整定模塊，該模糊整定模 塊只修改P的參數(shù)值Kp，Ti和Td由人機界面輸入，在所述的模糊整定 模塊中運用三角形隸屬度函數(shù)和最大隸屬度原則整定出Kp的值，并利用 如下公式計算出輸入到變頻器的給定速度值U(k)：

U(k)=∑Wl(k)Xl(k)，1分別可取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)為第K次采樣時實際鉆壓和給定鉆壓的差；

Kp為P環(huán)節(jié)的系數(shù)，由模糊整定模塊修改后輸入；

T為采樣時間；

Ti為I環(huán)節(jié)的時間常數(shù)，由人機界面輸入；

Td為D環(huán)節(jié)的系數(shù)，由人機界面輸入；

U(k)為輸入至變頻器中的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廣適應的新型自動送鉆裝置，其特征在于， 所述的模糊整定模塊的調(diào)整的對象為鉆壓，首先設定：

鉆壓差的論域為(-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5)

鉆壓差的差的論域為(-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5)

Kp的變化量的論域為(-3，-2，-1，0，1，2，3)

三者的模糊集合均為(NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB)；

然后，根據(jù)鉆壓差的值采用三角形隸屬度函數(shù)在 (NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB)中查出對應的模糊屬性；

然后，根據(jù)鉆壓差的差的值采用三角形隸屬度函數(shù)在 (NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB)中查出對應的模糊屬性；

根據(jù)查出的鉆壓差以及鉆壓差的差的模糊屬性在模糊控制表中查出 修正后的Kp_修值；

則最終得出的Kp=Kp。+αKp_修

其中Kp。為初始值，α根據(jù)具體的施工條件確定為0.01。