| 摘要 | 第3-6页 |
| ABSTRACT | 第6-9页 |
| 第1章 绪论 | 第14-32页 |
| 1.1 引言 | 第14-17页 |
| 1.2 钻柱系统转子动力学概述 | 第17-19页 |
| 1.3 钻柱系统的纵-横-扭耦合及时滞非线性转子动力学研究现状 | 第19-23页 |
| 1.3.1 钻柱系统的纵-横-扭转子动力学研究现状 | 第19-21页 |
| 1.3.2 钻柱系统的时滞非线性转子动力学研究现状 | 第21-23页 |
| 1.4 时滞过程稳定性与控制研究现状 | 第23-29页 |
| 1.4.1 切削系统时滞动力学稳定性研究现状 | 第23-25页 |
| 1.4.2 时滞微分系统的稳定性判定算法研究现状 | 第25-26页 |
| 1.4.3 钻柱转子系统中的非线性时滞稳定性研究现状 | 第26-27页 |
| 1.4.4 钻柱转子系统的主动振动控制研究现状 | 第27-29页 |
| 1.5 本文的主要研究内容 | 第29-30页 |
| 1.6 本文的结构纲要 | 第30-32页 |
| 第2章 纵-横-扭耦合的柔性转子系统时滞效应与黏-滑振动 | 第32-62页 |
| 2.1 引言 | 第32页 |
| 2.2 纵-横-扭耦合的钻柱转子系统动力学缩减模型 | 第32-38页 |
| 2.3 约束与接触界面建模 | 第38-47页 |
| 2.3.1 钻杆与井壁的转子碰磨界面模型 | 第38-41页 |
| 2.3.2 钻头与井底岩层作用的纵向力学界面模型 | 第41-45页 |
| 2.3.3 钻头涡动与井壁岩层作用的横向力学界面模型 | 第45-47页 |
| 2.4 数值仿真与分析 | 第47-60页 |
| 2.4.1 时滞与黏-滑效应引起的钻柱自激振动 | 第47-49页 |
| 2.4.2 钻杆横向涡动 | 第49-54页 |
| 2.4.3 钻头的时滞与黏滑效应 | 第54-57页 |
| 2.4.4 动力学稳定性数值分析 | 第57-60页 |
| 2.5 本章小结 | 第60-62页 |
| 第3章 考虑多重再生效应的钻头非线性动力学 | 第62-92页 |
| 3.1 引言 | 第62-63页 |
| 3.2 采用常微分-偏微分方程描述的多重再生过程非线性动力学 | 第63-67页 |
| 3.2.1 考虑多重再生效应的钻头动力学常微分-偏微分模型推导 | 第63-66页 |
| 3.2.2 常微分-偏微分系统的无量纲化 | 第66-67页 |
| 3.3 常微分-偏微分系统离散化：高维帐篷映射系统 | 第67-70页 |
| 3.4 系统非线性响应以及多重再生效应 | 第70-76页 |
| 3.5 分岔、混沌以及李雅普诺夫指数分析 | 第76-89页 |
| 3.5.1 系统动力学分岔及混沌的参数研究 | 第76-80页 |
| 3.5.2 采用不完全QR分解的高维非光滑系统李雅普诺夫指数算法与吸引子维数 | 第80-86页 |
| 3.5.3 系统李雅普诺夫指数与吸引子维数的参数研究 | 第86-89页 |
| 3.6 本章小结 | 第89-92页 |
| 第4章 纵-扭耦合缩减模型与多段集中质量模型的时滞动力学稳定性 | 第92-128页 |
| 4.1 引言 | 第92-93页 |
| 4.2 考虑状态依赖型时滞的钻柱系统纵-扭耦合动力学缩减模型 | 第93-96页 |
| 4.3 缩减模型线性化及无量纲化 | 第96-99页 |
| 4.4 无量纲线性模型稳定性的解析求解 | 第99-105页 |
| 4.5 基于数值方法的缩减模型仿真及稳定性分析 | 第105-112页 |
| 4.6 钻柱系统的多段集中质量模型及其线性化 | 第112-116页 |
| 4.7 多段集中质量模型系统数值仿真分析 | 第116-122页 |
| 4.8 多段集中质量模型系统稳定性分析 | 第122-126页 |
| 4.9 本章小结 | 第126-128页 |
| 第5章 时滞动力学系统的响应分析及时滞状态反馈主动控制 | 第128-157页 |
| 5.1 引言 | 第128页 |
| 5.2 二阶时滞线性常微分系统的响应特性研究 | 第128-136页 |
| 5.2.1 无量纲的线性时滞微分系统及其时频响应 | 第128-130页 |
| 5.2.2 系统在参数空间中的频响特性及共振峰脊线簇 | 第130-135页 |
| 5.2.3 系统共振峰的数目 | 第135-136页 |
| 5.3 时滞状态反馈控制的基本思想 | 第136-137页 |
| 5.4 采用时滞状态反馈的改进PID控制 | 第137-144页 |
| 5.4.1 钻柱系统缩减模型的时滞状态反馈控制原理 | 第138-140页 |
| 5.4.2 时滞状态反馈控制的最优化增益参数求解 | 第140-143页 |
| 5.4.3 时滞状态反馈控制在时滞非线性系统中的应用 | 第143-144页 |
| 5.5 采用多组时滞状态反馈改进的LMS自适应滤波 | 第144-155页 |
| 5.5.1 LMS自适应滤波原理 | 第144-146页 |
| 5.5.2 采用时滞状态反馈改进的LMS自适应滤波原理 | 第146-150页 |
| 5.5.3 引入时滞状态反馈改进的LMS自适应滤波应用 | 第150-155页 |
| 5.6 本章小结 | 第155-157页 |
| 第6章 实验设计与验证 | 第157-214页 |
| 6.1 引言 | 第157页 |
| 6.2 钻柱纵-横-扭耦合大柔性转子动力学缩比实验设计与验证 | 第157-169页 |
| 6.2.1 长细转子系统缩比试验原理 | 第157-160页 |
| 6.2.2 钻柱系统缩比实验平台搭建 | 第160-162页 |
| 6.2.3 钻柱缩比实验平台的钻柱涡动与钻头黏-滑振动定性分析 | 第162-163页 |
| 6.2.4 采用图像识别的钻头运动定量分析 | 第163-168页 |
| 6.2.5 本实验小结 | 第168-169页 |
| 6.3 多重再生效应以及时滞状态反馈改进的PID控制的实验验证 | 第169-187页 |
| 6.3.1 基于柔性铰链的多重再生效应验证实验设计 | 第170-176页 |
| 6.3.2 考虑多重再生效应的钻头非线性动力学实验验证 | 第176-182页 |
| 6.3.3 时滞状态反馈改进的PID控制实验验证 | 第182-186页 |
| 6.3.4 本实验小结 | 第186-187页 |
| 6.4 钻柱纵-扭耦合转子动力学稳定性及其控制实验 | 第187-212页 |
| 6.4.1 基于集中质量模型的钻井实验平台设计 | 第187-190页 |
| 6.4.2 钻柱转子动力学实验软硬件平台搭建 | 第190-195页 |
| 6.4.3 钻柱转子系统非线性动力学现象及其稳定性实验验证 | 第195-203页 |
| 6.4.4 采用时滞状态反馈改进的自适应滤波控制实验验证 | 第203-211页 |
| 6.4.5 本实验小结 | 第211-212页 |
| 6.5 本章小结 | 第212-214页 |
| 第7章 全文总结与展望 | 第214-220页 |
| 7.1 全文总结 | 第214-217页 |
| 7.2 论文创新点 | 第217-218页 |
| 7.3 研究展望 | 第218-220页 |
| 参考文献 | 第220-230页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文、参与的项目及获得的奖励 | 第230-232页 |
| 致谢 | 第232-233页 |
