[發(fā)明專利]一種鉆井工具面角自校正閉環(huán)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010138385.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111335812B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 緱柏弘;宋倩;李學(xué)清;來建強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京四利通控制技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B7/04
• 分類號(hào): E21B7/04;E21B44/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國強(qiáng)

1.一種鉆井工具面角自校正閉環(huán)控制方法，其特征在于，包括步驟：

S1)采集輸入數(shù)據(jù)及輸出數(shù)據(jù)，所述輸入數(shù)據(jù)為電機(jī)轉(zhuǎn)速，所述輸出數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)采集的工具面角；

S2)根據(jù)所述輸入數(shù)據(jù)及所述輸出數(shù)據(jù)建立CARMA模型；所述CARMA模型為A為單位滯后算子z^-1的第一常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式，B為單位滯后算子z^-1的第二常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式，C為單位滯后算子z^-1的第三常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式，z^-d表示純時(shí)延，d表示滯后量；A＝1+a₁z^-1+…+a_naz^-na，_na為輸出的階次，a₁、…、a_na分別為第一常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式的若干個(gè)系數(shù)；B＝b₁z^-1+…+b_nbz^-nb，_nb為輸入的階次，b₁、…、b_nb分別為第二常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式的若干個(gè)系數(shù)；C＝c₀+c₁z^-1+…+c_ncz^-nc，_nc為噪聲的階次，c₀、c₁、…、c_nc分別為第三常系數(shù)時(shí)不變多項(xiàng)式的若干個(gè)系數(shù)，ξ(t)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的白噪聲序列；

S3)將所述CARMA模型轉(zhuǎn)換為最小二乘結(jié)構(gòu)：為觀測(cè)向量，θ為辨識(shí)參數(shù)向量；

S4)設(shè)置增益矩陣L(t)和協(xié)方差矩陣P(t)，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，獲得最優(yōu)辨識(shí)參數(shù)；

S5)建立控制目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)所述控制目標(biāo)函數(shù)以及所述辨識(shí)參數(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，得到所需的工具面角，返回步驟S1)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井工具面角自校正閉環(huán)控制方法，其特征在于，步驟S3)中將所述CARMA模型轉(zhuǎn)換為最小二乘結(jié)構(gòu)：包括步驟：

S31)將所述CARMA模型轉(zhuǎn)換成差分方程：

y(t)+a₁y(t-1)+...+a_nay(t-na)＝b₁u(t-d-1)+...b_nbu(t-d-nb)+c₀ξ(t)+c₁ξ(t-1)+...+c_ncξ(t-nc)；d表示滯后量；

S32)根據(jù)所述差分方程獲得觀測(cè)向量和辨識(shí)參數(shù)向量θ，

θ＝(a₁,...,a_na,b₁,...,b_nb,c₀,c₁,...,c_nc)^T。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉆井工具面角自校正閉環(huán)控制方法，其特征在于，步驟S4)中設(shè)置增益矩陣L(t)和協(xié)方差矩陣P(t)，進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，包括步驟：

S41)更新增益矩陣t₀為遺忘因子，0t₀≤1；

S42)計(jì)算t時(shí)刻需要進(jìn)行辨識(shí)的辨識(shí)參數(shù)向量

S44)設(shè)置遞推條件，包括步驟：

S441)按遞推順序獲取進(jìn)行n次的辨識(shí)參數(shù)向量

S442)對(duì)每次獲取的辨識(shí)參數(shù)向量計(jì)算相對(duì)變化量

S443)按遞推時(shí)間順序依次獲得最近n次的辨識(shí)參數(shù)向量的相對(duì)變化量結(jié)果：ω_j、ω_j-1、…、ω_j-n，ω_j表示當(dāng)前進(jìn)行遞推的辨識(shí)參數(shù)向量相對(duì)變化量，ω_j-1表示上一次進(jìn)行遞推時(shí)的辨識(shí)參數(shù)向量相對(duì)變化量；

S444)計(jì)算相對(duì)變化量均值設(shè)置低閾值ε，判斷是否小于低閾值ε，若是，則獲得最優(yōu)辨識(shí)參數(shù)，若否，則進(jìn)入步驟S43)；

S43)更新協(xié)方差矩陣返回步驟S41)。