压电微夹钳的位移自感知反馈复合控制*

采用自感知方法获取压电微夹钳钳指位移,构成自感知反馈复合控制系统。根据反映钳指位移、表面电荷、夹持力、驱动电压之间关系的压电悬臂梁Smits方程,提出了基于电流积分的钳指位移自感知方法;引入死区算子对传统PI模型进行改进,建立了压电微夹钳钳指位移的迟滞模型;以对偏差的抛物线积分、对输出的先行微分分别代替常规PID控制器中的积分项和微分项,设计出了压电微夹钳的改进PID反馈控制器;将前馈控制器与PID反馈控制器相结合,并采用自感知反馈方式,设计出了压电微夹钳的闭环控制系统。实验结果表明:在自感知反馈复合控制作用下,压电微夹钳对5μm阶跃参考位移的响应时间为0.24 s,若不考虑噪声影响,稳态误差几乎为零;在最大位移为14.7μm的变幅值三角波参考位移以及最大位移为14.1μm的任意波形参考位移作用下,压电微夹钳的自感知反馈复合控制亦可取得良好的控制效果,其稳态误差中线在-0.02~0.04μm之间变化。自感知反馈控制的实验结果与传感器反馈控制基本相同,从而表明压电微夹钳的自感知反馈控制是有效的。     

节流与压井管汇现场试压后防冻防堵改造

根据《新疆油田井控实施细则》第二十八(八)条规定;节流与压井管汇自安装之日起每五天用压缩空气进行扫线一次。原克拉玛依钻井公司井控公司已给部分节流管汇安装了气吹扫接头,但现场依然是在卸高压表,从此孔接气吹扫的工作,既麻烦,又不符合井控规范,反复装卸,对压力表连接丝扣造成磨损。此外,由于吹气通经的限制,造成气量小,吹扫效果差,存在井控隐患。针对现场节流、压井管汇吹扫效果差,存在井控安全风险的问题,结合实际,对吹气嘴进行设计和多位安装法兰的改造,满足了现场作业需要。文章结合多位安装法兰及吹气嘴的改造依据、结构特点及应用情况进行介绍。     

基于VPI控制器选择性谐波电流控制策略

为提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能,提出一种基于同步旋转坐标系的矢量比例积分(VPI)控制器的电流控制策略。在旋转坐标系下,对指定次谐波分别设置对应的VPI控制器,利用其无穷大开环增益和频率选择特性,实现谐波电流的无静差和选择性跟踪补偿。通过对VPI控制器在谐波频率点处的频谱分析,论证了VPI控制器在谐波补偿中对谐波电流的优良控制性能。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于S3C6410的矿用车载定位装置的设计

针对现有的采用8/16位单片机作为主控处理器的车载定位装置存在数据运算能力及实时性较差、较复杂操作系统无法移植及功能可扩展性不强等问题,设计了一种基于S3C6410和嵌入式Wince操作系统的矿用车载定位装置。该装置首先通过GPS定位模块获得卡车的定位数据,并将定位数据通过UART通信方式传输给ARM处理器S3C6410,然后通过GPRS无线传输模块向后台定位中心发送GPS定位数据,实现卡车的实时定位。该装置功能强大,实用性好,满足了应用现场的实时性需求。     

压电自感知微夹钳

研制了不需要外部附加微位移与微力传感器、采用自感知方法来获取压电微夹钳的钳指位移与夹持力的压电自感知微夹钳。根据压电陶瓷晶片在驱动电压与外力作用下发生变形会在其表面产生电荷的思想,提出了基于积分电荷的钳指位移与夹持力的自感知方法;基于Jan G.Smits的压电悬臂梁弯曲变形理论,给出了钳指位移与夹持力的自感知表达式,即用钳指上压电陶瓷晶片表面的电荷来表达钳指位移与夹持力。设计了获取晶片表面电荷的积分电路,给出了其平衡条件为晶片电容与其绝缘电阻之积同积分电容与反馈电阻之积相等。自感知验证实验结果表明:修正后在31.59μm最大钳指位移范围内的自感知位移最大偏差为0.78μm;在35.91mN最大钳指夹持力范围内的自感知夹持力的最大偏差为0.24mN。实验结果验证了所提自感知方法是有效的。     

石南油田钻井技术浅析

本文结合石南油田钻井施工中难点问题,通过井身质量控制技术探讨、钻头优选技术及钻井液体系选择及维护,结合钻具组合优化,随钻钻井参数优选,钻井液性能维护等技术应用,对该地区钻井提速提效具有较大借鉴意义。     

串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型

针对Prandtl-Ishlinskii(PI)模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310~0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。     

防塌钻井液在金龙井区三开的应用

井壁垮塌问题是一个长期困扰钻井工程的技术难题,在金龙地区三开井段中,井壁垮塌主要发生在砂泥岩地层,包括脆性泥岩井壁的坍塌剥落,砂岩地层的渗透垮塌,风化砂岩的井壁扩大和砂砾岩井壁失稳。本文从该区地层垮塌的机理分析入手,通过优选处理剂和试验评价,钾钙基聚磺体系防塌性能优化及现场维护进行了介绍,对信件后油田金龙井区三开井眼防塌具有现实指导意义。     

全通径钻具内防喷器研制与应用

全通径钻具内防喷器主要解决了其它钻具内防喷器不能实现全通径的弊病,它通过特殊的阀板结构设计,在钻具内流体压力作用下实现自动关闭,正压状况下水眼是完全打开的.研制的全通径钻具内防喷器能替代目前国内外常用的钻具内防喷工具,功能齐全,使用简便.全通径钻具内防喷器的最后通径为71.4mm,外径小于70mm的测斜仪器或其它入井仪器可以自由通过,可利于处理井下复杂和其它钻井辅助仪器的通过钻具水眼的下入,极大地节约了钻井成本.关闭压差可在适当范围内调节,性能可靠,抗腐蚀性强,提高了井控安全,形成了自主的知识产权,具有极大的现场推广价值.已获得发明和实用新型两项专利,形成了独有的技术.     

四自由度压电微夹钳的设计

为降低微夹钳前端执行机构的复杂度,探索四自由度压电微夹钳的实现问题。通过在被设计成夹钳形状的两个压电单晶片的非黏结面上制作相互绝缘的驱动电极,且使两个非黏结面上驱动电极相互对齐的方法,设计出了可同时产生夹持方向与垂直于夹持方向位移的四自由度压电微夹钳;采用压电悬臂梁变形理论,推导出了钳指位移同钳指几何参数、驱动电压的关系,进而在对钳指进行尺寸优化的基础上,采用有限元方法分析了其静动态特性;最后,对微夹钳的静动态特性进行了测试,结果表明：当驱动电压为60 V时,左钳指、右钳指在夹持方向上的位移分别为25.7 μm、26.1 μm,左、右钳指在垂直于夹持方向上的位移分别为33.5 μm、32.8 μm,钳指位移具有很好的重复性;微夹钳在夹持方向和垂直于夹持方向的固有频率分别为2.35 kHz、0.62 kHz;在15 V的阶跃电压作用下,微夹钳在夹持方向和垂直于夹持方向的响应时间均为0.23 s。