[发明专利]一种钻井工具面角自校正闭环控制方法

权利要求书

1.一种钻井工具面角自校正闭环控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1)采集输入数据及输出数据，所述输入数据为电机转速，所述输出数据为实时采集的工具面角；

S2)根据所述输入数据及所述输出数据建立CARMA模型；所述CARMA模型为A为单位滞后算子z^-1的第一常系数时不变多项式，B为单位滞后算子z^-1的第二常系数时不变多项式，C为单位滞后算子z^-1的第三常系数时不变多项式，z^-d表示纯时延，d表示滞后量；A＝1+a₁z^-1+…+a_naz^-na，_na为输出的阶次，a₁、…、a_na分别为第一常系数时不变多项式的若干个系数；B＝b₁z^-1+…+b_nbz^-nb，_nb为输入的阶次，b₁、…、b_nb分别为第二常系数时不变多项式的若干个系数；C＝c₀+c₁z^-1+…+c_ncz^-nc，_nc为噪声的阶次，c₀、c₁、…、c_nc分别为第三常系数时不变多项式的若干个系数，ξ(t)为标准正态分布的白噪声序列；

S3)将所述CARMA模型转换为最小二乘结构：为观测向量，θ为辨识参数向量；

S4)设置增益矩阵L(t)和协方差矩阵P(t)，进行参数估计，获得最优辨识参数；

S5)建立控制目标函数，根据所述控制目标函数以及所述辨识参数对电机进行控制，得到所需的工具面角，返回步骤S1)。

2.根据权利要求1所述的一种钻井工具面角自校正闭环控制方法，其特征在于，步骤S3)中将所述CARMA模型转换为最小二乘结构：包括步骤：

S31)将所述CARMA模型转换成差分方程：

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表示滞后量；

S32)根据所述差分方程获得观测向量和辨识参数向量θ，

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

3.根据权利要求1或2所述的一种钻井工具面角自校正闭环控制方法，其特征在于，步骤S4)中设置增益矩阵L(t)和协方差矩阵P(t)，进行参数估计，包括步骤：

S41)更新增益矩阵t₀为遗忘因子，0t₀≤1；

S42)计算t时刻需要进行辨识的辨识参数向量

S44)设置递推条件，包括步骤：

S441)按递推顺序获取进行n次的辨识参数向量

S442)对每次获取的辨识参数向量计算相对变化量

S443)按递推时间顺序依次获得最近n次的辨识参数向量的相对变化量结果：ω_j、ω_j-1、…、ω_j-n，ω_j表示当前进行递推的辨识参数向量相对变化量，ω_j-1表示上一次进行递推时的辨识参数向量相对变化量；

S444)计算相对变化量均值设置低阈值ε，判断是否小于低阈值ε，若是，则获得最优辨识参数，若否，则进入步骤S43)；

S43)更新协方差矩阵返回步骤S41)。