[发明专利]一种抑制钻柱黏滑振动的控制方法及系统

权利要求书

1.一种抑制钻柱黏滑振动的控制方法，其特征在于：

设定转盘的期望转速，抑制扰动信号，将抑制扰动信号后的期望转速反馈至驱动系统上，所述扰动信号至少包括钻井液阻尼信号、钻柱与井壁接触产生的摩阻和噪声信号；

获取被控对象转速的估计值和转矩的估计值，判断是否产生钻柱黏滑振动，若产生钻柱黏滑振动，则进行调节，具体的：将实际电机转速和转矩输入FOPID控制器中，得到辅给定转速，将所述消除扰动信号后的期望转速与辅给定转速相叠加，成为总的转速设定值，反馈至驱动系统，控制驱动电机转速，所述被控对象为转盘、钻杆、BHA和钻头；

再一次检验是否发生钻柱黏滑振动，若是则继续进行调节，直至不发生钻柱黏滑振动。

2.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述FOPID控制器经过遗传算法优化，形成GA-FOPID控制器。

3.根据权利2所述的方法，其特征在于：所述抑制扰动信号是通过构建串联有二项式滤波器的干扰观测器所实现的。

4.根据权利2所述的方法，其特征在于：所述GA-FOPID控制器的微分算子是通过改进Oustaloup滤波器实现的。

5.根据权利3所述的方法，其特征在于：所述干扰观测器串联二项式滤波器通过如下步骤实现：

A)构建干扰观测器，由下式实现：

式中，为扰动观测值，d为扰动信号；z为二维辅助向量，为自定义矩阵，为向心力哥氏力矩阵之和，g(q)为重力矩阵，T为扰动补偿后的控制量，为关节角位置矩阵，G(s)为被控对象的传递函数；

B)构建理想二项式滤波器Q(s)，由下式实现：

式中，α_k是二项式系数，N为分母的阶次，M为分子的阶次，N-M为相对阶次，τ为Q(s)滤波器的常数。

C)改进干扰观测器的输出量y(s)，由下式实现：

y(s)＝G_cyC(s)+G_dyD(s)+G_nyN(s)

G(s)＝G_n(s)(1+Δ(s))

式中，G_cy(s)、G_dy(s)、G_ny(s)分别为当c、d、n分别作为系统的输入量时，系统的传递函数，G(s)为被控对象的传递函数，G_n(s)为被控系统的名义模型，Δ(s)为可变的传递函数，用来描述对象的不确定性。