基于稳定补偿状态观测器的旋转导向钻井轨迹跟踪控制

• Published in: 电机与控制学报 Vol. 22; no. 2; pp. 89 - 97
• Main Author: 高俊山;张弛;程宁波;邹伟
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨,150080%哈尔滨理工大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150080 2018; 中国科学院自动化研究所,北京100190%中国科学院自动化研究所,北京,100190
• Subjects: 旋转导向钻井系统; 状态反馈; 积分滑模控制; 稳定补偿状态观测器; 遗传算法; genetic algorithm; 遗传算法; rotary steerable system; stability compensation state observer; 积分滑模控制; state feedback; integral sliding mode control; 状态反馈; 旋转导向钻井系统; 稳定补偿状态观测器
• ISSN: 1007-449X
• DOI: 10.15938/j.emc.2018.02.012

旋转导向钻井是近年来应用于钻井作业中的一种新型导向钻井技术,具有成本低、钻速高、井眼轨迹平滑、可延长水平段等优点。针对一种旋转导向钻井系统的井眼轨迹跟踪问题,分析了系统模型的渐近稳定性;实现了一种基于状态反馈的二维井眼轨迹跟踪控制器。为了克服滞后项所导致的状态观测器稳定问题,提出了一种基于稳定补偿的状态观测器设计方法。控制系统设计的整体思路是利用基于指数趋近律的积分滑模变结构方法实现稳定补偿控制,保证了状态观测器的渐近稳定性;同时为提高系统整体性能,进一步使用遗传算法对系统控制器和观测器参数进行了优化。通过对不同的给定钻井轨迹进行对比仿真实验,验证了所提的控制系统设计方法的有效性。