[发明专利]基于加权的钻井平台升降单元传动效率仿真方法及系统

权利要求书

1.基于加权最小二乘的钻井平台升降单元传动效率仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)三维建模：对钻井平台升降单元传动装置进行建模；

(2)模型处理：将模型导入Adams机械系统，根据Adams机械系统分析的需要，对模型进行处理；

(3)仿真分析：进行虚拟样机仿真，并输出仿真数据于文本文件中；

(4)传动效率初始计算：对所述仿真数据等时间间隔进行采样，得到多组离散数据点，进行效率值初始计算；

(5)加权最小二乘法拟合：将所得的效率值通过加权最小二乘法进行拟合，通过加权最小二乘法对数据进行权重分配，即对不同的效率计算值加不同的权重，得到效率曲线；

所述加权最小二乘法的具体步骤如下：

设m次独立采样，得到m组效率计算值：

(t₁,z₁),(t₂,z₂),…(t_m,z_m)，其中t₁,t₂，…，t_m为时间，z₁，z₂，…，z_m为效率值；

z的未知函数可用f(t)表示，即f(t)是根据m组数据的分布情况来确定：为了方便计算，采用多项式表示：

f(t)＝x₁+x₂t+…+x_nt^n-1

其中x₁,x₂,…,x_n为n个待定的未知数；

对不同的效率计算值加不同的权重，即求解如下问题：

选择f(t)的参数，使得效率值z_i与对应的函数f(t_i)的偏差平方后的加权的和为最小，即求解一个函数最小化问题：

∑w_ie_i²＝∑w_i[z_i-(x₁+x₂t_i+…+x_nt_i^n-1)]²

其中w_i为对不同数据所设置的不同权重系数，e_i为效率值z_i与对应的函数f(t_i)的偏差；

上述方程可以在Matlab中建立相应的优化函数来求解，最后用求出的系数x₁,x₂,…,x_n作出效率曲线f(t)。

2.根据权利要求1所述的基于加权最小二乘的钻井平台升降单元传动效率仿真方法，其特征在于：所述仿真数据包括电机转速、电机转矩、输出齿轮单元负载和输出齿轮转速。

3.根据权利要求1所述的基于加权最小二乘的钻井平台升降单元传动效率仿真方法，其特征在于：所述三维建模是通过Solidworks软件对钻井平台升降单元的齿轮、轴承、齿轮箱和若干孔进行建模。

4.根据权利要求1所述的基于加权最小二乘的钻井平台升降单元传动效率仿真方法，其特征在于：所述对模型进行处理包括如下内容：

A.创建完整的实体装配模型，对部件进行简化，将独立运动的部件整体保存为.x_t文件格式；

B.将零部件导入Adams中，设置系统的装配信息、构件的材料信息、构件的名称和质量信息；

C.建立Adams动力学仿真边界条件，确定各构件的相对运动关系，附加初始条件。

5.根据权利要求1所述的基于加权最小二乘的钻井平台升降单元传动效率仿真方法，其特征在于：所述仿真分析包括进行虚拟样机仿真，通过设置电动机角速度和负载转矩、仿真时间、求解器和仿真步长来运行仿真，并输出所述仿真数据于文本文件中。