钻柱振动诊断方法的研究

详细研究了诊断钻柱振动特征的各种方法，分析了处理钻柱振动信号的有效措施，并对不同类型钻柱振动的识别方法进行了全面分析，为今后实时识别钻头和钻柱的振动特征奠定了基础     

利用钻柱振动频谱判别钻柱复杂情况的方法

为实现钻井过程中井下钻柱运动状态以及井下复杂情况的实时监测,依据振动测试原理,结合实际钻井工况中钻柱振动特征,研制钻柱振动信号测量及处理系统。现场试验结果表明:钻柱出现黏卡、跳钻等现象后,利用快速傅里叶变换和小波变换处理方法可有效提取和识别钻柱在井下的振动特征;研制的钻柱振动采集系统可以应用于现场钻柱振动信号的采集、处理,其结果可以判断钻柱的井下工作状态。     

随机载荷作用下钻柱振动响应的研究

应用随机振动理论着重研究了钻柱系统在随机荷载作用下的振动响应，并研究了钻柱系统的振动特征及振动传递规律，为以后有效诊断钻头在井下的工作情况，分析钻头和钻柱的可靠性奠定了理论基础     

水平旋转钻柱横向振动特性试验

利用水平井钻柱动力学特性模拟装置,对不同钻压和转速条件下水平旋转钻柱横向振动特性进行试验研究。结果表明:钻压和转速是影响水平井旋转钻柱横向振动特性的重要因素;随着转速增加,两横向振动的频率逐渐变大而相位差变小,两横向振动频率与钻柱自转频率呈线性关系;钻压增大对两横向振动频率的影响不大,但两横向振动的相位差会随着钻压的增大而逐渐变小;实际钻进中,钻柱一直处于井筒的右下部,转速选取时应尽量避开52.1 r/min。     

钻柱与井壁振动碰撞特性的有限元分析

在考虑钻柱外钻井液的影响下，建立了钻柱与井壁碰撞的横向振动方程，并提出了分析振动碰撞特性的有限元计算模型，对碰撞力采用非线性弹簧和非线性阻尼器来描述．计算结果表明：钻柱与井壁之间的间隙，对钻柱的频响特性和碰撞力的大小有影响．本文的研究结果为实钻时避免钻柱的偏磨和钻柱寿命的预测提供了依据．     

水平井侧钻过程中钻柱振动规律的研究

当前在水平井的侧钻过程中,钻柱处于复杂的运动状态,钻柱的强烈振动是引发钻柱失效的主要原因,钻柱的振动形式一般可以分为钻柱的轴向振动、侧向振动和扭转振动,还可能存在各种振动的耦合,通常近井底钻柱振动较为强烈.以洼38区块洼38-东H2水平井为例,分析了钻井工程中侧钻水平段情况下的钻柱的振动,建立了各种振动的模型,获得了各种振动的规律.该分析为水平井钻井工程避免钻柱共振提供了可靠的理论依据.     

钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响

为了研究钻柱系统的振动模态以及动力学特性，利用动力学理论研究了钻柱内、外钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响。引入附加质量系数，通过线性化假设，并进行Laplace变换，导出了钻井液排量、井眼直径与钻柱外径的比值与附加质量系数的关系。研究结果表明，钻井液的存在导致钻柱的固有频率与不考虑钻井液相比有较大的下降；钻柱内、外钻井液对钻柱横向振动固有频率的作用机理不同，其中环空内钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响要远远大于人们的估计。     

定向井轴向振动有限元分析

在定向井钻井施工中钻柱受力是很复杂的.仅钻柱振动就存在轴向振动、横向振动和扭转振动,其中钻柱轴向振动是导致钻柱失效的主要因素之一,因此需要进一步对定向井轴向振动进行研究.利用有限元方法分析了钻柱轴向振动规律.首先根据定向井特点建立全井钻柱模型,然后以钻柱单元为研究对象,建立了全井钻柱轴向振动的力学模型,采用线性代数方法,通过计算机分析获得了钻柱轴向振动的共振频率分布规律.钻柱轴向共振,其共振频率取决于钻柱的材料性能及形态特性,与钻柱的长度关系不大.在达到轴向共振状态时,钻柱与井壁激烈地碰撞,使钻柱短时间内产生严重破坏,同时还会造成井塌事件,给钻井施工带来经济损失.该问题的研究对指导钻井施工,减少跳钻、避免钻柱失效等情况有很大意义.     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

大位移井钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振研究

在大位移井条件下，钻柱扭转振动相对较大，严重时甚至会出现周向粘滑振动，对大位移井钻柱扭转振动模型进行了适当简化，给出了钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振问题的解析结果，证明了扭矩负反馈减振理论的正确性，提出出通过拉普拉斯变换解非零极点方程判断钻柱扭转振动衰减快慢的新方法，初步探讨了实现顶部扭矩负反馈减振须考虑的某些实际问题，其结果对今后相关问题的进一步研究有一定的参考价值。     

广义不确定系统不满足匹配条件时的变结构控制设计

根据正常系统解的表达式及Ｇｒｏｎｗａｌ不等式，结合广义系统本身的结构特点，研究了广义不确定系统不满足匹配条件时的变结构控制设计问题；在一定条件下，设计了系统的变结构控制器。此控制器不仅保证闭环系统动态部分稳定，而且也保证其静态状态部分稳定。仿真结果验证了方法的可行性及正确性。     

一类广义非线性系统状态观测器的设计

本文研究了一类非线性广义系统的状态观测器问题，在理想系统（不存在干扰、不确定项和非线性项的广义线性定常系数）完全可观测的条件下，根据不同的情况，分别利用广义系统解的基本理论和正常系统Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性定理，对所研究的广义非线性系统分别设计了全阶的奇异Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ型非线性状态观测器和降价的正常线性或非线性变结构状态观测器，从所得结论可知，在系统结构确定的情况下，只要非线性满足Ｌｉｐｓｈｉ     

广义分布参数变结构系统的不变性条件

首次研究了广义分布参数系统的不变性条件,利用特征向量函数法将广义分布参数系统化为一广义系统,证明了它们的不变性条件是等价的,同时也指正了某些文献个别结论和证明．     

一类广义分布参数系统简约型变结构控制

研究了一类广义分布参数系统的控制综合问题，由广义分布参数系统的特点，直接给出了变结构控制的设计方法，设计过程简单，控制易于实现     

广义不确定分布参数系统的滑动模态控制

首镒利用变结构控制方法研究了一类广义不确定分布系数系统的控制综合问题,在一定条件下,由广义不确定分布参数系统的特点,直接给出了变结构控制的设计方法,其设计过程简洁,控制易于实现。     

广义电机系统变结构控制设计与稳定性分析

本文讨论广义电机系统的输出变结构控制,在分析系统稳定性的基础上,给出了在不同情况下电机驱动变结构控制设计方法,使广义电机系统在最小范数意义下稳定的基础上具有不同性能要求。     

基于变结构的移动机器人侧向控制器的设计

采用基于后推与模糊滑模控制相结合的方法设计了移动机器人的变结构状态反馈控制器,实现了对道路跟踪侧向误差的渐近镇定控制.应用Lyapunov定理推导了移动机器人满足非完整性约束的时变光滑状态反馈镇定控制律;将状态控制区域分为远离奇异点的稳定工作区域与含有奇异点的非稳定区域2部分.设计模糊控制嚣来控制移动机器人的状态从非稳定区域向稳定区域转变,并采用移动机器人Amigobot作为实验平台验证了控制器设计的有效性.研究结果表明:侧向误差较大时,模糊控制器确保移动机器人在稳定区域内沿着模态切换线减小误差;当侧向误差较小时,时变光滑状态反馈控制实现对移动机器人的平稳镇定.在控制器设计中,将移动机器人的平移速度视为渐变参数,根据侧向误差能量函数的变化进行模糊自适应调节.     

广义双线性系统的镇定条件与变结构控制

利用李雅普诺夫方法给出了广义双线性系统的一个镇定条件,利用变结构控制方法给出了广义双线性系统的变结构控制器的设计方法,保证了闭环系统的渐近稳定.     

药芯焊丝连轧机的数学模型及其控制方法的研究

建立了药芯焊丝连轧机的多变量数学模型，通过对轧制过程中系统各部分张力因素的分析，利用奇异摄动和变结构控制理论综合运用的方法，对现有药芯焊丝连轧机系统进行了理论分析与研究和优化，设计了针对药芯焊丝连轧机系统的滑模奇异摄动控制，可有效控制轧件所受张力，保证生产线的正常运行－ 通过对系统的仿真实验及结果的比较，控制效果比较满意－ 图３ ，参６－     

不确定奇异系统的变结构控制

针对一类带有不匹配不确定性的奇异系统，获得了滑模曲面及变结构控制器设计，该设计保证系统状态轨线经有限时段到达滑模曲面，并在其上实现滑模运动．滑模运动正则，无脉冲模，渐近稳定．引入导数矩阵的左零因子，使得滑模曲面及控制器参数的求解可经过求解严格线性矩阵不等式（LMI）获得，在一定程度上简化了LMI方法在奇异系统变结构控制器设计计算中的计算复杂性．