[发明专利]一种随钻测量工具的旋转阀转速控制方法

摘要

本发明涉及一种随钻测量工具的旋转阀转速控制方法，属于钻井设备控制技术领域，用于随钻测量的钻井液连续压力波信号发生器在旋转阀负载力矩的影响下保持旋转阀转速的稳定及转速的快速调节；基于前馈补偿进行旋转阀转速控制系统的线性化校正，实现旋转阀转速开环控制系统的线性化校正，再基于PID参数优选实现旋转阀转速的快速随动控制，使旋转阀转速对调相控制脉冲实现快速跟随并具有较高的抗干扰能力和转速快速跟随调相控制脉冲的变化，实现旋转阀转速的快速随动控制；使旋转阀产生较高品质的钻井液连续压力波信号，满足随钻测量/随钻测井数据传输的需求；其控制原理科学，控制工艺简单，控制路线可靠，控制设备易得，应用环境友好。

主权项

一种随钻测量工具的旋转阀转速控制方法，其特征在于按以下工艺步骤实现：(1)基于前馈补偿进行旋转阀转速控制系统的线性化校正，根据机电动力学分析发现，恒电压下电机的转速受负载力矩的影响发生变化，使电机电压跟随负载力矩的规律变化，则电机转速稳定；先根据旋转阀转速控制的数学模型，将旋转阀转速控制数学模型转换为线性微分方程；再将负载力矩的数学模型表示为多项式形式，使电机控制电压随旋转阀负载力矩数学模型的规律和角加速度给定值变化，补偿负载力矩随旋转角的非线性变化特性对转速的影响，实现旋转阀转速开环控制系统的线性化校正；(2)再基于PID(比例—积分—微分)参数优选实现旋转阀转速的快速随动控制，使旋转阀转速对调相控制脉冲实现快速跟随并具有较高的抗干扰能力；将PID环节串入线性校正后的转速开环控制系统前向通道，加入转速负反馈形成闭环控制；根据阶跃信号作用下旋转阀转速响应的数学分析，建立基于转速响应暂态分量衰减控制的PID参数取值规则，通过PID参数取值规则确定PID值，使旋转阀转速快速跟随调相控制脉冲的变化，实现旋转阀转速的快速随动控制；其中，所述的PID参数为比例—积分—微分环节的比例常数、积分常数、微分常数。