基于DSP的升沉补偿系统控制器研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiuxi1984
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升沉补偿系统的控制器是超深水浮式钻井平台实现升沉补偿的关键。目前,升沉补偿系统主要是通过工控机来控制,但工控机的运算速度远不如专业的数字信号处理芯片DSP的运算速度快;再者,工控机的体积大,对工作环境要求高。而以DSP为主控芯片的控制器,既能弥补工控机的不足,又可提高升沉补偿系统控制器的整体性能。本文选择型号为TMS320F28335的DSP作为控制器的主控芯片,建立了以计算机作为上位机、DSP作为下位机的控制系统,并以液压缸型和绞车型升沉补偿模型试验系统为控制对象,通过模型试验验证控制器的可行性。本文完成的工作主要有:1.分析液压缸型和绞车型升沉补偿系统的控制原理及钻井平台的工作海况,搭建了液压缸型和绞车型模型试验台,并确立了两种模型试验台的补偿目标。2.为提升液压缸型升沉补偿系统的补偿效果,在PID控制器中引入了位移扰动控制器和速度反馈控制器;为增强控制器的鲁棒性,在绞车型升沉补偿系统中运用模糊PID控制器,并加入位移扰动控制器。3.设计了功能比较完善的上位机监控软件,包括采集数据保存、实时图形绘制、多种控制命令输出等功能,并运用RS485通信接口实现上位机与下位机间的通信;为两套模型试验系统编写了长度超过一千五百余行的C语言控制代码和接近四千行的C++代码。研制了两套完整的升沉补偿模型试验控制系统。4.在液压缸型升沉补偿模型试验平台上,试验验证了升沉运动模拟系统控制器有较好的控制性能,正弦型升沉运动模拟的最大跟随误差为1.8mm,P-M海浪型升沉运动模拟的最大跟随误差为2.4mm;正弦型升沉补偿偏差的均方差为0.51mm,PM海浪型升沉补偿偏差的均方差为1.06mm;在绞车型升沉补偿模型试验平台上,利用六自由度平台进行正弦升沉运动模拟,控制钻柱钻压在期望钻压的8.98%的范围内波动,钻柱压力补偿满足要求。模型试验验证了所研制的控制器的可行性。
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